Технические аспекты применения малогабаритной сильноточной аппаратуры для синхронизации, измерения и управления сверхбыстропротекающими электрофизическими процессами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.13, кандидат наук Садыкова, Анна Геннадьевна

• Садыкова, Анна Геннадьевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Садыкова, Анна Геннадьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕРАЦИИ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ СВЕРХИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

1.1. Экспериментальная установка

1.2. Расчет временных задержек, определяющих синхронизацию процессов

1.3. Синхронизации электронных ускорителей

1.4. Результаты измерений

1.5. Выводы к главе 1

ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕРАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ

2.1. Исследование динамики лазерного излучения в полупроводниках

2.1.1. Экспериментальная установка с коаксиальной высоковольтной

линией задержки

2.1.2. Экспериментальная установка с системой волоконно - оптических

зондов

2.1.3. Сравнение характеристик систем задержек

2.2. Результаты исследований

2.2.1. Излучение полупроводников в сильном электрическом поле

2.2.2. Излучение полупроводников под действием электронных пучков

2.3. Генератор пикосекундных лазерных импульсов

2.4. Выводы к главе 2

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО

УСКОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В РЕЗКО НЕОДНОРОДНОМ ПОЛЕ

3.1. Техника пикосекундного эксперимента

3.1.1. Экспериментальная установка

3.1.2. Расчет напряжения на катоде

3.1.3. Коллекторный датчик тока

3.2. Область эмиссии УЭ на фронте ускоряющего импульса напряжения

3.2.1. Специфика проблемы

3.2.2. Область эмиссии УЭ - метод дисперсии

3.2.3. Область эмиссии УЭ - энергетические характеристики

3.3. Пикосекундные процессы на стадии запаздывания импульсного пробоя

3.3.1. Роль УЭ в развитии импульсного пробоя

3.3.2. Управление и стабилизация эмиссии УЭ

3.4. Выводы к главе 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технические аспекты применения малогабаритной сильноточной аппаратуры для синхронизации, измерения и управления сверхбыстропротекающими электрофизическими процессами»

ВВЕДЕНИЕ

Проблема исследования быстропротекающих электрофизических процессов возникла сразу же как появились первые высоковольтные импульсные источники электрической энергии. А если учесть первые опыты с атмосферным электричеством, то намного раньше. Однако, с самого начала такие исследования были ограничены возможностями измерительной аппартуры. По мере ее совершенствования в разряд быстропротекающих относили все более короткие процессы. В частности, началом интенсивного исследования наносекундпого диапазона следует считать конец 40-х годов, пикосекундный диапазон начал осваиваться в 70-х годах 20 века. Тем не менее, известны экспериментальные результаты 60-летней давности, где обсуждаются возможности генерирования и измерения наносекундных импульсов амплитудой 20 кВ с субнаносекундными фронтами (400 пс) [1]. В литературе предшествующих десятилетий не так много работ, посвященных вопросам генерирования, передачи, измерения и применения мощных пикосекундных импульсов [2-4]. На это есть разные причины, но основной из них попрежнему остается ограниченные возможности используемой аппаратуры. К настоящему времени исследовательская высоковольтная аппаратура пикосекундного диапазона с напряжениями -100 кВ и выше серийно не производится, существующие установки создаются самими исследователями для решения конкретных задач. Следует отметить, что результаты исследований час то становятся основой создания более совершенных источников энергии и измерительной аппаратуры.

И вместе с тем, прогресс сильноточных импульсных устройств и появление цифровых осциллографов реального времени с пикосекундным разрешением вывело экспериментальные исследования быстропротекающих процессов на качественно новый уровень. Самые современные модели осциллографов известных фирм-разработчиков (Tektronix DPO/DSA 73304D, LeCroy LabMaster 10-65Zi, Agilent Infiniium DSO/DSA X96204Q) обеспечивают разрешение сигналов длительностью от единиц до нескольких десятков пикосекунд. Однако эти

приборы недешевы, требуют соотвествующей оснастки, квалифицированного персонала. Все это ограничивает круг подобных исследований. Уже сейчас существуют задачи для осциллографов с разрешением по времени, по меньшей мере, на порядок превышающим достигнутые значения, но разработка таких приборов - трудоемкий и дорогостоящий процесс, сильно зависящий от развития микроэлектронной базы. Тем не менее, существующая техника позволяет проводить исследования электроразрядных и эмиссионных процессов длительностью 10"10-10"пс, решать задачи по генерированию пикосекундных электронных пучков, СВЧ импульсов пикосекундной длительности и т.п. [4]. Как и раньше, эти исследования носят одновременно как исследовательский, так и прикладной характер, позволяя создавать новую, более совершенную аппаратуру. Это путь, который несколько раньше прошла наносекундная импульсная энергетика.

Исследование быстропротекающих электрофизических процессов базируется на генерировании, передаче и измерении мощных высоковольтных пикосекундных импульсов напряжения. Как и в устройствах наносекундного диапазона [5], основой пикосекундной системы является импульсный генератор, состоящий из накопителя энергии и коммутатора, характеристики которых обеспечивают пикосекундное быстродействие. Несмотря на значительный прогресс в разработке различных типов быстродействующих коммутирующих устройств, наиболее распространенным коммутатором в пикосекундной высоковольтной импульсной электронике пока остается газовый разрядник с его неоспоримыми для исследовательской аппаратуры достоинствами: легкой перестройкой параметров, простотой в изготовлении и эксплуатации [4]. Однако, в последние два десятилетия появились успешные разработки нано- и пикосекундных коммутаторов и прерывателей тока на основе быстропротекающих процессов в полупроводниковых структурах [6]. Стабильность параметров, высокая частота следования импульсов и практически неограниченный срок службы делают твердотельные устройства весьма перспективными для создания

аппаратуры промышленного применения. Как и во всей высоковольтной импульсной технике, при создании новых твердотельных устройств широко применяется опыт использования газоразрядных коммутаторов. Более того, недостатки, традиционно приписываемые этому типу коммутаторов, зачастую оказываются сильно преувеличенными, поэтому газоразрядные устройства и поныне находят широкое применение в самых современных системах.

При исследовании пикосекундных процессов значительно усложняется синхронизация работы всех составляющих установки. Следует отметить, что эта задача, так или иначе, решается всеми исследователями быстропротекающих процессов, однако при переходе в пикосекундный диапазон проблема синхронизации чаще всего становится основной и от ее решения зависит успех всей работы.

Обычно под общим термином «синхронизация» понимают совмещение, приведение к одному значению нескольких процессов во времени [7]. Это относится не только к различным физическим явлениям, но и к синхронному запуску различной измерительной аппаратуры для возможности исследования быстропротекающих процессов.

Существует множество особенностей синхронизации, определяемых конкретными задачами. В мощной импульсной технике - это обычно синхронное управление источниками электрических, электромагнитных или световых импульсов [8], прецизионный запуск разрядников [9], инжекция сильноточных электронных пучков [10] и др. При этом всегда необходимо учитывать особенности измерительной аппаратуры, зачастую работающей на границе возможностей. Тем не менее, накопленный опыт и современная техника уже сейчас позволяет разработать некоторые универсальные технические решения.

Несмотря на то, что с вопросами синхронизации в той или иной степени сталкивается каждый экспериментатор, эта неизбежная составляющая физического эксперимента относится к тем особенностям, которые слабо отражаются в

/

публикациях, также как, например, защита от различных помех и наводок. Однако, в пикосекундном диапазоне синхронизация становится настолько сложной, что требует разработки специального оборудования и методик, включая численное моделирование.

В ИЭФ УрО РАН создан ряд многоцелевых генераторов импульсов напряжения амплитудой до 300 кВ и с фронтами короче 100 пс [11]. В сочетании с регистрирующей аппаратурой высокого временного разрешения эти генераторы позволили провести уникальные электрофизические эксперименты в области импульсного газового разряда, СВЧ электроники, лазерной генерации в полупроводниковых кристаллах, исследовать эффекты непрерывного ускорения электронов. Для реализации этих исследований были созданы сложные экспериментальные комплексы, значительную часть которых составили системы синхронизации. Малогабаритная сильноточная аппаратура ИЭФ нашла широкое применение в российских и зарубежных научных центрах. Ее достоинствами являются надежность и простота обслуживания, она не требует от персонала высокой квалификации в области импульсной техники и электроники.

Специфика данной работы (пучки электронов, лазерное излучение полупроводниковых кристаллов, СВЧ импульсы сверхизлучения, высоковольтные импульсы напряжения и тока) - разнородность анализируемых процессов. Конечный результат - точность синхронизации пикосекундных сигналов -определяется техническими возможностями всех звеньев экспериментального комплекса аппаратуры, наиболее важными из которых являются:

• точность синхронизации первичных блоков, формирующих высоковольтные импульсы, из которых в дальнешем формируются пикосекундные импульсы;

• точность формирования самих пикосекундных процессов, обычно определяемая предельной возможностью коммутирующих устройств;

• необходимость синхронизации работы различной измерительной аппаратуры, всегда имеющей свои особенности (стабильность и время переходных

процессов, время задержки и выхода приборов в рабочий режим и др.), с исследуемыми процесамми;

• работа с предельным временным разрешением осциллографической аппаратуры.

Основной целью данной диссертационной работы является разработка и применение систем пикосекундной синхронизации и управления для решения исследовательских задач в области электрофизики быстропротекающих процессов.

Для достижения поставленной цели были использованы:

1. Методы численного моделирования процессов для точной разработки систем синхронизации.

2. Возможности современной цифровой сверхширокополосной регистрирующей аппаратуры.

3. Многоцелевые компактные импульсные высоковольтные генераторы, разработанные в ИЭФ УрО РАН.

4. Дублирующие методики измерения и контроля исследуемых параметров.

Научная новизна работы заключается в экспериментальных результатах, полученных при проведении электрофизических экспериментов.

Результаты работы:

1. Разработанные системы синхронизации быстропротекающих процессов, позволили провести эксперименты по изучению эффекта сверхизлучения (СИ) в СВЧ диапазоне, генерированию излучения в полупроводниковых материалах типа А2В6 (Сё8, гпБе, 2пСс18 и др.). Предложенные в работе методы и подходы позволили провести экспериментальные исследования пикосекундных пучков убегающих электронов (УЭ).

2. Впервые реализован эксперимент по наблюдению генерации ультракоротких импульсов сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой (38 ГГц) волны накачки на сильноточном релятивистском электронном сгустке.

3. Экспериментально исследованы особенности генерации излучения в полупроводниковых кристаллах с пикосекундным разрешением. Было обнаружено, что, в случае воздействия на кристалл электрического поля, возникающее излучение имеет сложную временную структуру, а его длительность составляет 60- 100 пс.

4. Впервые экспериментально определен «момент эмиссии» пучка УЭ на фронте субнаносекундного ускоряющего импульса напряжения в воздушном промежутке с резко неоднородным полем с предельным разрешением по времени, какое обеспечивалось уровнем цифровой осциллографической техники на момент проведения экспериментов.

5. Впервые экспериментально исследован в лабораторных условиях эффект пробоя воздуха на убегающих электронах. Показано, что в разрядном воздушном промежутке на стадии запаздывания импульсного пробоя последовательно формируются два потока убегающих электронов: первичный пикосекундный пучок УЭ и задержанная лавина вторичных УЭ.

6. Разработанная трехэлектродная конфигурация разрядного промежутка позволила реализовать метод управления и стабилизации момента эмиссии потоков УЭ с максимальной энергией.

Научная и практическая значимость работы.

Численные расчеты, технические решения и конструкторские разработки позволили получить новые экспериментальные результаты, имеющие фундаментальную и практическую значимость.

1. Результаты, полученные в экспериментах по исследованию потоков УЭ, имеют фундаментальную основу, как новое знание, позволяющее раскрыть особенности быстропротекающих эмиссионных процессов в перенапряженном воздушном промежутке. В практическом плане появляется возможность получения и применения электронных пучков длительностью ~ 50 пс в воздухе атмосферного давления, например, для калибровки электродинамических трактов и высокоразрешающих приборов, для пикосекундной синхронизации и инициирования процессов в различных исследованиях и др.

2. Лазерная генерация в полупроводниковых кристаллах под действием субнаносекундных импульсов высокого напряжения и электронных пучков интересна как метод получения когерентного излучения в видимом диапазоне спектра. Исследование имеет большое значение в плане выяснения особенностей динамики процессов в полупроводниках под действием сильных электрических полей и мощных электронных пучков. В практическом аспекте мощные пикосекундные лазерные импульсы могут применятся в биофизике, медицине и других областях. На основе проведенных исследований создан лабораторный макет компактного генератора пикосекундных лазерных импульсов и получен патент на изобретение.

3. Генерация ультракоротких импульсов при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой (38 ГГц) волны накачки на сильноточном релятивистском электронном сгустке в режиме сверхизлучения была получена впервые. В этом сложном эксперименте была показана реальность наблюдения явления генерации импульсов СИ с умножением частоты рассеиваемой волны, предсказываемой теорией для приборов типа «скаттрон» (от английского «8саиег^»-рассеяние). Задача требует дальнейших исследований, а полученные результаты интересны, прежде всего, с фундаментальной стороны для выяснения возможностей реализации и особенностей различных механизмов вынужденного излучения заряженных частиц. На практике-это перспективный способ получения мощных ультракоротких импульсов высокочастотного электромагнитного

излучения для различных применений (например, радиолокация высокого разрешения).

Положения, выносимые на защиту:

1. Субнаносекундная точность синхронизации двух высоковольтных ускорителей РАДАН 303, позволила впервые наблюдать эффект генерации ультракоротких импульсов сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой волны накачки (38 ГГц) на сильноточном релятивистском электронном сгустке с умножением частоты рассеиваемой волны. Рассеянное излучение представляло собой одиночный импульс длительностью ~ 200 пс.

2. Субнаносекундная синхронизация фронта высоковольтного импульса напряжения (200 кВ, 200 пс) со скоростной электронно-оптической камерой с пикосекундным разрешением (10 пс) показала сложную структуру импульса излучения при генерации лазерного излучения в полупроводниковых материалах под воздействием сильного электрического поля: лидирующий пик, длительностью 20 пс возникает перед основным импульсом излучения (60 - 100 пс).

3. Пучок УЭ в воздушном разрядном промежутке с резко неоднородным полем формируется на субнаносекундном фронте приложенного импульса напряжения, если критическое поле при нарастании напряжения достигается раньше, чем развивается импульсный пробой. Измеренная минимальная длительность пучка -не более 40 пс.

4. После прохождения пикосекундного инициирующего электронного пучка в воздушном промежутке с сильным полем за сетчатым анодом наблюдается ток лавины вторичных убегающих электронов, и затем с пикосекундной стабильностью развивается пробой. В отсутствие инициирующего пучка пробой развивается значительно медленнее или запаздывает.

Личный вклад автора

Вклад автора в представленную к защите работу состоит в постановке задач, выполнении экспериментов, обработке и интерпретации результатов, а также в непосредственном участии в проектировании и разработке отдельных конструкций систем синхронизации и блоков экспериментальных установок. В частности, автором были сконструированы высоковольтная линия задержки, разрядные камеры и системы крепления образцов для исследования динамики излучения в полупроводниковых материалах; малогабаритные вакуумные и газовые диоды для компактных ускорителей РАДАН; рассчитаны карты электрических полей высоковольтных электроразрядных промежутков.

Степень достоверности научных результатов

Обоснованность и достоверность результатов исследований определяется использованием комплекса экспериментальных и численных методов исследования сложных явлений, осциллографических и оптических регистраторов процессов с надлежащим разрешением в реальном времени и датчиков электрофизических процессов с адекватными переходными характеристиками. Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается повторяемостью их в одних и тех же условиях. Результаты хорошо воспроизводятся и не противоречат теоретическим представлениям.

Апробация результатов

Результаты работы докладывались на научных семинарах ИЭФ УрО РАН, на российских и международных конференциях: "The 15th International Symposium on High Current Electronics" (Томск, 2008), "The 17th International Conference on HighPower Particle Beams" (P.R. China, 2008), "The 3rd Euro-Asian Pulsed Power Conference and 18-th International Conference on High-Power Particle Beams" (Korea, 2010), "The 16,h International Symposium on High Current Electronics" (Томск, 2010), "X всероссийская молодёжная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества" (СПФКС-10, Екатеринбург, 2009), XIII

Школа молодых учёных "Актуальные проблемы физики" и IV Школа-семинар "Инновационные аспекты фундаментальных исследований" (Москва, 2010), симпозиум "Лазеры на парах металлов" (Лоо, ЛПМ-2008), конференция "Лазеры, измерения, информация" (Санкт-Петербург, 2009), XVII Международная научно-техническая конференция "Современное телевидение" (Москва, 2009), XVIII Международная научно-техническая конференция "Современное телевидение" (Москва, 2010), 20-ая Международная конференция "Лазеры, измерения, информация" (Санкт-Петербург, 2010), "The 17th IEEE International Pulsed Power Conference" (USA, 2009), "The 18th IEEE International Pulsed Power Conference" (USA, 2011), "The 38-th IEEE International Conference on Plasma Science" (ICOPS, Chicago, USA, 2011), "The 3-rd International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials" (Tomsk, 2012), "The 4-th Euro-Asian Pulsed Power Conference and the 19-th Internatinal Conference on High-Power Particle Beams" (EAPPC-BEAMS, Karlsruhe, Germany, 2012).

Материалы диссертации составили содержание 14 статей [12*-25*], опубликованных в ведущих отечественных и зарубежных журналах, 17 тезисов докладов [25*-42*], изданных в сборниках трудов Российских и международных конференций. По материалам работы получен 1 патент на изобретение [43*].

Основное содержание работы

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений и списка цитируемой литературы. Работа содержит 133 страницы машинописного текста, включает 66 рисунков и список литературы из 109 наименований.

Ввиду большого разнообразия исследуемых электрофизических процессов литературный обзор в работе отдельно не выделен, соответвующий материал изложен в начале каждой главы диссертации.

ГЛАВА 1

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕРАЦИИ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ СВЕРХИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

Вопросы генерации и усиления ультракоротких импульсов электромагнитного излучения с релятивистскими электронными пучками представляют фундаментальную научную задачу. Эти процессы имеют аналогию с исследованными ранее в квантовой электронике процессами сверхизлучения (СИ) и когерентного усиления световых импульсов [44]. Исходя из этой аналогии, когерентное микроволновое излучение пространственно ограниченных ансамблей классических электронов (сгустков) также принято называть сверхизлучением.

Исследование сверхизлучения коротких электронных сгустков - это перспективный способ получения ультракоротких импульсов электромагнитного излучения высокой мощности. Эффект СИ релятивистских электронных сгустков впервые наблюдался экспериментально в совместных исследованиях Института прикладной физики РАН (ИПФ РАН, г. Нижний Новгород) и Института электрофизики УрО РАН (ИЭФ УрО РАН, г. Екатеринбург). К настоящему времени на основе этого эффекта практически реализован новый класс импульсных генераторов электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн с уникальными параметрами, благодаря которым они становятся перспективными в радиолокации высокого разрешения, биофизических исследованиях, физике плазмы и др. Однако, для этого требуются детальные исследования ряда процессов.

Процесс СИ представляет собой когерентное излучение одиночного электромагнитного импульса протяженным в масштабе длины волны электронным сгустком, обычно называемым ансамблем [45-51]. СИ классических электронных ансамблей может быть связано с различными механизмами индуцированного излучения: циклотронным, черенковским, ондуляторным [52]. Несмотря на то, что каждый из этих механизмов имеет свою специфику, процесс СИ во всех случаях включает в себя группировку частиц внутри электронного сгустка и последующее когерентное излучение электромагнитного импульса со всего объема сгустка.

Характерной чертой когерентности СИ является квадратичная зависимость пиковой мощности излучения от числа частиц в сгустке. К настоящему времени генерация импульсов СИ экспериментально наблюдалась в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн [48-51]. Переход в коротковолновый диапазон длин волн < 8 мм на основе механизмов индуцированного излучения сопряжен с техническими трудностями изготовления электродинамических систем. Уменьшение геометрических размеров системы приводит к уменьшению электрической прочности и к её пробою.

В коротковолновых диапазонах длин волн < 8 мм генерация ультракоротких импульсов СИ может реализоваться в процессе вынужденного встречного рассеяния мощной электромагнитной волны накачки на движущемся электронном сгустке [46,53]. Так как волна накачки распространяется навстречу потоку электронов, то вследствие эффекта Доплера частота рассеянного излучения будет существенно превышать частоту накачки (пропорционально квадрату релятивистского масс-фактора: у1) [54].

Экспериментальная реализация генерации импульсов СИ сильноточных релятивистских электронных сгустков требует решения ряда сложных технических задач, одной из которых является синхронизация различных быстропротекающих процессов. Для успешного достижения поставленной задачи необходимо обеспечить временную совместимость (встречу) субнаносекундного электронного пучка и волны накачки наносекундной длительности, т.е. синхронную работу двух импульсных генераторов. При этом следует учесть длительность «переходных процессов» формирования электронного пучка и СВЧ волны, а также время распространения их по волноводным трактам. Следует отметить, что в пикосекудном диапазоне задача значительно осложняется ограниченной стабильностью работы отдельных элементов. Только решение всего комплекса задач позволило впервые экспериментально наблюдать указанный механизм СИ и зарегистрировать импульсы излучения пикосекундной длительности (-200 пс) с центральной частотой (-150 ГГц) - более чем в 4 раза превышающей частоту

накачки 38 ГГц). Для исследований была создана экспериментальная установка на базе двух синхронизированных ускорителей РА ДАН [12*,22*]. Работа проводилась в лаборатории электронных ускорителей ИЭФ УрО РАН с участием сотрудников сектора теории релятивистских СВЧ приборов отделения физики плазмы и электроники больших мощностей ИПФ РАН.

Целыо этой части работы была демонстрация эффекта микроволнового сверхизлучения, который реализуется в процессе вынужденного обратного комптоновского рассеяния СВЧ волны на движущемся электронном сгустке.

1.1. Экспериментальная установка

В основу эксперимента была поставлена многоуровневая синхронизация устройств и физических процессов различной длительности, от миллисекундной до пикосекундной. Если задача синхронного запуска с субнаносекундной точностью двух импульсных электронных ускорителей уже была решена ранее [8] (см. подробнее в разделе 1.3), то здесь конкретной исследовательской задачей являлясь экспериментальная реализация синхронного взаимодействия электронного пучка и СВЧ волны для эффективного рассеяния в определённой зоне энергообмена. Для этого потребовался комплекс электродинамических и электротехнических расчетов и основанные на них технические решения.

Другой нетривиальной задачей исследований была регистрация рассеянных электромагнитных импульсов и определение их характеристик (мощность, спектральный состав) для подтверждения факта умножения частоты. Стандартная измерительная аппаратура для этого диапазона отсутствует, поэтому был разработан и изготовлен СВЧ детектор, а также перфорированный параболический рефлектор для ввода СВЧ волны в пространство взаимодействия пучка с электронным сгустком и вывода рассеянного излучения из этого пространства.

Экспериментальная установка представляет собой комплекс на основе синхронизованных с субнаносекундной точностью двух сильноточных ускорителей РАДАН 303 [55], формирующих электронные пучки: один

наносекундной, а другой - субнаносекундной длительности. Первый ускоритель генерировал СВЧ импульс волны накачки 38 ГГц длительностью ~ 4 не с помощью релятивистской лампы обратной волны (ЛОВ). Затем СВЧ импульс поступал в пространство взаимодействия навстречу субнаносекундному (~0.6 не) пучку, который формируется вторым ускорителем и рассеивался на этом пучке. СВЧ прибор такого типа называется скаттрон (от английского scattering - рассеяние). Принципиальная схема и внешний вид экспериментальной установки представлены на рисунках 1.1. и 1.2.

Импульсные генераторы запускались внешним субнаносекундным пусковым генератором [56] через отрезки коаксиальных масляных высоковольтных линий, подбором длин которых, в конечном итоге, и обеспечивалась синхронная встреча электронного пучка и СВЧ волны. Пусковой высоковольтный импульс (100 кВ, 0.5 не) подавался на управляющие электроды трехэлектродных искровых газовых разрядников высокого давления обоих генераторов (1,8) (см. подробнее в разделе 1.3).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Садыкова, Анна Геннадьевна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Fletcher R. С. Production and Measurement of UltraHigh Speed Impulses / R. C. Fletcher // Rev. Sci. Instrum. - 1949. - Vol. 20, № 12. - P. 861.

2. Месяц А. Г. Пикосекундная электроника больших мощностей / А. Г. Месяц, М. И. Яландин // УФН. - 2005. - Т. 175, №3. - С. 225 - 146.

3. Желтов К. А. Пикосекундная субмегавольтная техника / К. А. Желтов. - М., 2007.- 184 с.

4. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника / Г. А. Месяц. - М.: Наука, 2004.-С. 667-704.

5. Месяц Г. А. Генерирование мощных наносекундных импульсов / Г. А. Месяц. - М.: Сов. радио, 1974. - 256 с.

6. A Low-Jitter 1.8-kV 100-ps Rise-Time 50-kHz Repetition-Rate Pulsed-Power Generator / L. M. Merensky [et. al.] // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2009. Vol. 37, No. 9.-P. 1855- 1862.

7. Энциклопедический словарь. В 3 т. Т. 3. Пращур - Яя / Гл. ред. Б.А. Введенский. - М.: Большая сов. энцикл., 1955. - 744 с.

8. Synchronously Operated Nano - and Subnanosecond Pulsed Power Modulators / V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. R. Oulmascoulov, M. I. Yalandin // Digest of Tech. Papers of the 12th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Monterey). - 1999. - Vol. 2. - P. 1472- 1475.

9. A Picosecond jitter Electron-beam-triggered High-voltage Gas Spark Gap / M. 1. Yalandin, K. A. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2010. - Vol. 17, No. l.-P. 34-38.

10. Пикосекундная стабильность инжекции параллельных сильноточных электронных пучков / М. И. Яландин, А. Г. Реутова, М. Р. Ульмаскулов, К. А. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, А. И. Климов, В. В. Ростов, Г. А. Месяц // Письма в ЖТФ. - 2009. - Т. 35, Вып. 17. - С. 41 - 49.

11. Шунайлов, С. А. Исследование, разработка и применение многоцелевых малогабаритных сильноточных генераторов нано- и субнаносекундного диапазонов длительностей : дис. ... канд. тех. наук : 01.04.13 : защищена 2.11.99 : утв. 10.12.99 / Шунайлов Сергей Афанасьевич. - Екатеринбург, 1999. - 140 с.

12. Экспериментальное наблюдение эффекта сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной микроволновой волны накачки сильноточным релятивистским электронным сгустком субнаносекундной длительности / А. Г. Реутова, М. Р. Ульмаскулов, А. К. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин, В. И. Белоусов, Н. С. Гинзбург, Г. Г. Денисов, И. В. Зотова, Р. М. Розенталь, А. С. Сергеев // Письма в ЖЭТФ. - 2005. - Т. 82, Вып. 5. - С. 295-299.

13. Экспериментальная установка для возбуждения полупроводников и диэлектриков пикосекундными импульсами электронного пучка и электрического поля / А. С. Насибов, К. В. Бережной, П. В. Шапкин, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // ПТЭ. - 2009. - № 1. - С. 75 - 84.

14. Установка для регистрации пикосекундной динамики излучения полупроводниковых мишеней в газовом диоде / К. В. Бережной, М. Б. Бочкарев, А. С. Насибов, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // ПТЭ. -2010.-№2.-С. 124- 130.

15. Investigations of laser radiation dynamics in semiconductors due to picosecond electron beams and electric field pulses / A. Reutova, S. Shunaylov, M. Yalandin,

M. Bochkarev, К. Bereznoy, A. Nasibov // Journal of Korean Physical Society. -2011.-Vol. 59, No. 6.-P. 3513 -3516.

16. Generation of picosecond radiation by semiconductors under electric field and electron beam pulses / К. V. Berezhnoy, A. S. Nasibov, A. G. Reutova, P. V. Shapkin, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). - 2009. - Vol. 18, No. 4. - P. 285 - 289.

17. Генератор пикосекундных лазерных импульсов / К. В. Бережной, А. С. Насибов, А. Г. Реутова, П. В. Шапкин, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Краткие сообщения по физике. ФИАН. - 2011. - № 3. - С. 11 - 14.

18. О моменте инжекции убегающих электронов на фронте ускоряющего импульса в атмосферном диоде с неоднородным полем: от нестабильности к определённости / М. И. Яландин, А. Г. Реутова, К. А. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, Г. А. Месяц // Письма в ЖТФ. - 2010. - Т. 36, Вып. 18. - С. I -9.

19. Injection criteria and energy characteristics of runaway electron beam accelerated with a nonuniform field in atmospheric gap / S. Shunaylov, A. Reutova, V. Shpak, M. Yalandin, G. Mesyats // Journal of Korean Physical Society. - 2011. - Vol. 59, No. 6.-P. 3517-3521.

20. On the observed energy of runaway electron beams in air / G. A. Mesyats, A. G. Reutova, К .A. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // Laser and Particle Beams. -2011.- Vol. 29. - P. 425 - 435.

21. Пикосекундные пучки убегающих электронов в воздухе / Г. А. Месяц, М. И. Яландин, А. Г. Реутова, К. А. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов // Физика плазмы. - 2012. - Т. 38, Вып. 1. - С. 34 - 51.

22. Laboratory demonstration of runaway electron breakdown of air / A. V. Gurevich, G. A. Mesyats, K. P. Zybin, A. G. Reutova, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // Physics Letters A. - 2011. - Vol. 375. - P. 2845 - 2849.

23. Observation of the Avalanche of Runaway Electrons in Air in a Strong Electric Field / A. V. Gurevich, G. A. Mesyats, K. P. Zybin, M. I. Yalandin, A. G. Reutova, V. G. Shpak, S. A. Shunailov//Phys. Rev. Lett. -2012. - Vol. 109, Iss. 8. - P. 085002-1085002-4.

24. Picosecond Processes at the Delay Stage of Pulse Breakdown in Overvoltage Atmospheric Gap / A. G.Reutova, G. A.Mesyats, S. A.Shunailov, V. G.Shpak, M. I.Yalandin // Известия ВУЗов. Физика (High Current Electronics - Special Issue). -2013. -T. 55, Вып 10/3.-С. 320-323.

25. Control and Stabilization of Runaway Electrons Emission at the Delay Stage of Pulsed Breakdown in Overvolted Atmospheric Gap / G. A. Mesyats, A. G. Reutova, S. A. Shunailov, V. G. Shpak, M. I. Yalandin // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2013. - Vol. 41, Iss. 10. - Part 1. - P. 2863 - 2870.

26. Real-time Observation of Runaway - Electron Breakdown of Air in the Laboratory Conditions / A. V. Gurevich, G. A. Mesyats, K. P. Zybin, A. G. Reutova, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // in the IEEE Conference Record - Abstracts of the 38-th IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS'2011, Chicago, IL., USA, June 26-30). - 2011. - Report 105A-5.

27. Observation of the Avalanche of Runaway Electrons in Air in a Strong Electric Field / M. I. Yalandin, Shpak, S. A., V. G. Shunailov, A. G. Reutova, A. V. Gurevich, G. A. K. P. Zybin // In Abstracts of the Int. Conf. Thunderstorms and Elementary Particle Acceleration (TERA-2102).

28. Picosecond Processes at the Delay Stage of Pulse Breakdown in Overvoltage Atmospheric Gap / A. G. Reutova, G. A.Mesayts, S. A.Shunaylov, V. G. Shpak, M. I. Yalandin // In Abstract Book of the 3-rd International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials (Tomsk, Russia). -2012. P. 286.

29. Emission instant stabilization of a picosecond runaway electron beam in the atmospheric discharge gap / A. Reutova, S. Shunaylov, V. Shpak, M. Yalandin, G. Mesyats // In Book of Abstracts of the 4-th Euro-Asian Pulsed Power Conf. and 19th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (EAPPC-BEAMS 2012, Karlsruhe, Germany). - 2012. - Report 01B-2.

30. Экспериментальное наблюдение эффекта сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной СВЧ волны накачки сильноточным релятивистским электронным пучком / А. Г. Реутова, М. Р. Ульмаскулов, А. К. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин, В. И. Белоусов, Н. С. Гинзбург, Г. Г. Денисов, И. В. Зотова, Р. М.Розенталь, А. С.Сергеев // Сборник тезисов Всероссийского семинара по радиофизике миллиметрового и субмиллиметрового диапазона (Нижний Новгород: ИПФ РАН). - 2005. - С. 13.

31. Superradiance in the process of backscattering of pump wave on the intense electron bunch (theory and experiment) / A. G. Reutova, M. R. Ulmaskulov, A. K. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin, V. I. Belousov, G. G. Denisov, N. S. Ginzburg, A. S. Sergeev, I. V. Zotova // Proceedings of the VI International Workshop Strong Microwaves in Plasmas. (Edited by A. G. Litvak. Nizhny Novgorod). - 2006. - Vol. l.-P. 179- 184.

32. Laser Generation in Semiconductors Due to High - Current Picosecond Electron Beams / A. Reutova, S. Shunaylov, M. Yalandin, V. Shpak, K. Bereznoy, A.

Nasibov, P. Shapkin // Proc. of the 17th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (Xi'an, P.R.China). - 2008. - P. 254 - 257.

33. Исследование быстропротекающих процессов в воздухе и полупроводниках под действием пикосекундных импульсов высокого напряжения / К. В. Бережной, А. С. Насибов, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Сборник трудов Симпозиума «Лазеры на парах металлов» ЛПМ-2008 (Лоо). -2008.-С. 11.

34. Генерация пикосекундных импульсов света полупроводниками под действием импульсов электрического поля и электронного пучка / К. В.Бережной, А. С. Насибов, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Сб. конференции «Лазеры, измерения, информация - 2009» (Санкт-Петербург). - 2009. - С. 27 -28.

35. Лазер с накачкой ультракороткими импульсами электрического поля / К. В. Бережной, А. С. Насибов, А. Г.Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Труды 17-ой Межд. научно-техн. конф. "Современное телевидение" (Л.,ВГУП МКБ, "Электрон", Москва). - 2009. - С. 51 - 52.

36. Генерация пикосекундных импульсов газовым диодом с полупроводниковой мишенью / К. В. Бережной, А. С. Насибов, П. В. Шапкин, М. Б. Бочкарёв, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Труды XVIII межд. научно-техн. конф. «Современное телевидение» (ФГУП МКБ «Электрон», Москва). -2010.-С. 60-64.

37. Picosecond Pulse Generator / A. S. Nasibov, P. V. Shapkin, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin A. G. Reutova // International Advanced Research Workshop «Modern Problems in Optics and Photonics (Yerevan, Armenia). - 2009.

38. Компактный импульсный генератор для получения лазерного излучения пикосекундной длительности на полупроводниковых мишенях / А. Г. Реутова, С. А. Щунайлов, К. В. Бережной, А. С. Насибов // Юбилейная X Всеросс. мол. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС - 10, Екатеринбург). - 2009. - С. 221 - 222.

39. Investigations of laser radiation dynamics in semiconductors due to picosecond electron beams and electric field pulses / A. Reutova, S. Shunaylov, M. Yalandin, M. Bochkarev, K. Bereznoy, A. Nasibov // Proc. of the 3-rd Euro-Asian Pulsed Power Conf. and 18-th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (EAPPC-BEAMS 2010, Jeju, Korea).-2010.

40. Injection criteria and energy characteristics of runaway electron beam accelerated with a nonuniform field in atmospheric gap / S. Shunaylov, A. Reutova, V. Shpak, M. Yalandin, G. Mesyats // Proc. of the 3-rd Euro-Asian Pulsed Power Conf. and 18-th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (EAPPC-BEAMS 2010, Jeju, Korea).-2010.

41. Волоконно-оптическая система регистрации спектральных и динамических характеристик излучения газового диода / А. С. Насибов, К. В. Бережной, М. Б. Бочкарев, Г. Л. Даниелян, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов // Сборник докладов 20-ой Межд. конф. « Лазеры, измерения, информация» (Санкт-Петербург, Из-во СПГУ). - 2010. - Т. 1.-С. 5- 13.

42. Динамика излучения полупроводниковой мишени газового диода при воздействии пикосекундных импульсов высокого напряжения / К. В. Бережной, М. Б. Бочкарев, Г. Л. Даниелян, А. С. Насибов, А. Г. Реутова, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Сборник докладов 21-ой Межд. конф. «Лазеры, измерения, информация» (Санкт-Петербург, Из-во СПГУ). - 2011. - Т. 1. - С. 14-21.

43. Пат. 2393602 Российская Федерация, МПК H01S 5/042. Полупроводниковый электроразрядный лазер / Бережной К. В., Насибов А. С., Реутова А. Г. , Шунайлов С. А, Яландин М. И. ; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН. - № 2008150670/28 ; заявл. 23.12.2008 ; опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18. - 7 с. : ил.

44. Dicke R.H. Coherence in spontaneous radiation processes / R.H. Dicke // Phys. Rev. - 1954. - Vol. 93, No. 93. - P. 99 - 110.

45. Bonifacio R. Superradiant evolution of radiation pulses in a free-electron laser / R. Bonifacio, N. Piovella, B. W. J. McNeil // Phys. Rev. A. - 1991. - Vol. 44, No. 6. -P. R3441 -R3444.

46. Гинзбург H.C. Сверхизлучение электронного сгустка, движущегося в периодическом магнитном поле // Н.С. Гинзбург, А.С. Сергеев // Письма в ЖЭТФ.- 1991. Т. 54, Вып. 8. - С. 445 - 448.

47. Вайнштейн Л. А. Кооперативное излучение электронов - осцилляторов / Л. А. Вайнштейн, А. И. Клеев // ДАН. - 1990. Т. 311, № 4. - С. 862 - 866.

48. Гинзбург Н.С. Циклотронное сверхизлучение движущегося электронного сгустка в условиях группового синхронизма / Н. С. Гинзбург, И. В. Зотова, А. С. Сергеев //Письма в ЖЭТФ. - 1994. - Т. 60, Вып. 7. - С. 501 - 505.

49. Experimental Observation of Cyclotron Superradiance under Group Synchronism Conditions /N. S. Ginzburg [et. al.] // Phys. Rev. Lett. - 1997. Vol. 78, No. 12. - P. 2365 -2368.

50. Новый источник ультракоротких микроволновых импульсов, основанный на эффекте сверхизлучения субнаносекундных электронных сгустков / В. Г. Шпак [и др.] // ДАН. - 1999. Т. 365, № 1. - С. 50 - 53.

51. Черенковское сверхизлучение с пиковой мощностью, превосходящей мощность электронного потока / А. А. Ельчанинов [и др.] // Письма в ЖЭТФ. -2003.-Т. 77,Вып. 6.-С. 314-318.

52. Генерация ультракоротких импульсов на основе эффекта сверхизлучения изолированных электронных сгустков / Н. С. Гинзбург [и др.] // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. - 1998. - Т. 6, № 1. - С. 38 - 53.

53. О возможности генерации коротковолновых импульсов сверхизлучения при вынужденном встречном рассеянии мощной волны накачки на электронном скустке / Н. С. Гинзбург, И. В. Зотова, А. С. Сергеев, Р. М. Розенталь, М. И. Яландин // Письма в ЖТФ. - 2000. - Т. 26, Вып. 15.-С. 103- 110.

54. Братман В. J1. Нелинейная теория вынужденного рассеяния волн на релятивистских электронных пучках / В. JI. Братман, Н. С. Гинзбург, М. И. Петелин // ЖЭТФ. - 1979. - Т. 76, Вып. 3. - С. 930 - 943.

55. Яландин М. И. Мощные малогабаритные импульсно - периодические генераторы субнаносекундного диапазона // М. И. Яландин, В. Г. Шпак // ПТЭ. 2001. - Вып. 3.-С. 5-31.

56. Shpak V. G. Investigations of compact high-current accelerators RADAN 303 synchronization with nanosecond accuracy / V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // Proc.of 10-th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Albuquerque, NM, USA). - 1995.-P. 544-549.

57. Приборы типа "О", основанные на индуцированных черенковском и переходном излучениях релятивистских электронов / Н. Ф. Ковалев [и др.] . -Релятивистская высокочастотная электроника. - Горький: ИПФ АН СССР. -1979.-С. 76-113.

58. High - power repetitive millimeter range back - wave oscillators with nanosecond relativistic electron beam / M. I. Yalandin [et. al.] // Proc. of the 9-th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Albuquerque, USA). - 1993. - Vol. 1. - P. 388 - 391.

59. Виноградов Д. В. Преобразование волн в излгнутом волноводе с переменной кривизной / Д. В. Виноградов, Г. Г. Денисов // Изв. ВУЗов. Радиофизика. -1990. - Т. 33, № 6. - С. 726 - 732.

60. Amplitude Compression of High-Voltage Pulses in Subnanosecond Formers on Gas Spark Gaps / V. G. Shpak, M. R. Oulmascoulov, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // Digest of Technical Papers of the 12th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Monterey, California,USA), 1999. - Vol. 2. - P. 692 - 695.

61. Tarakanov V. P. User's Manual for Code KARAT / V. P. Tarakanov. - Berkeley Research Associates, Inc., VA, USA, 1992.

62. Советов H. M. Техника сверхвысоких частот / H. М. Советов. - М.: Высшая школа, 1976. - 184 с.

63. 1000-pps Subnanosecond High-Voltage Generator / V. G. Shpak, M. I. Yalandin, M. R. Oulmascoulov, S. A. Shunailov // Proc. of 11-th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Baltimore, ML, USA). - 1997. - P. 1575 - 1580.

64. Денис В. Горячие электроны / В. Денис, Ю. Пожела. - Вильнюс: Минтис, 1971. -290 с.

65. Месяц Г. А. Люминесценция и генерация лазерного излучения в монокристаллах селенида цинка и сульфида кадмия под действием субнаносекундных импульсов высокого напряжения / Г. А Месяц, А.С. Насибов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // ЖЭТФ. - 2008. - Т. 133, Вып. 6.-С. 1162- 1168.

66. Излучение пластин селенида цинка при возбуждении импульсным электрическим полем / К. В. Бережной, А. С. Насибов, П. В. Шапкин, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Квантовая электроника. - 2008. Т. 38, №9. -С. 829-832.

67. Генерация света в полупроводниках и диэлектриках, возбуждаемых электрическим полем / Н. Г. Басов, А. Г. Молчанов, А. С. Насибов, А. 3. Обидин, А. Н. Печенов, Ю. М. Попов // Письма в ЖЭТФ. - 1974. - Т. 19, Вып. 10.-С. 650-654.

68. Стримерные лазеры на твердом теле / Н. Г. Басов, А. Г. Молчанов, А. С. Насибов, А. 3. Обидин, А. Н. Печенов, Ю. М. Попов // ЖЭТФ. - 1976. Т. 70, Вып. 5.-С. 1751 - 1761.

69. Получение световых импульсов пикосекундного диапазона с помощью стримерного полупроводникового лазера / А. С. Насибов, А. 3. Обидин, А. Н. Печенов, Ю. М. Попов, В. А. Фролов // Письма в ЖТФ. - 1979. - Т. 5, Вып. 1. С. 22 - 24.

70. Зубрицкий В. В. Стримерные разряды в полупроводниках в интервале температур 4.2 530 К / В. В. Зубрицкий, Г. П. Яблонский, В. П. Грибковский // ФТП. - 1983. - Т. 17, № 3. - С. 402 - 407.

71. Влияние температуры и подсветки на стримерные разряды в монокристаллах сульфида и селенида кадмия / А. А. Гладыщук, А. Л. Гурский, В. В. Паращук, Г. П. Яблонский // Ж. прикл. спектр. - 1986. - Т. 44. - С. 978 - 982.

72. Диагностика излучательных процессов в газовом диоде с полупроводниковой мишенью в пикосекундном диапазоне / А. С. Насибов, Г. Л. Даниелян, К. В. Бережной, С. А. Шунайлов // Сб. трудов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2010), 2010.-С. 68.

73. Ivanov S. N. On the Use of Radio-Frequency Cables PK50 in High-Voltage Triggering Circuits of High-Power Pulse Generators / S. N. Ivanov // Изв. ВУЗов. Физика. - 2006. - Т. 49, № 11. - С. 316 - 319.

74. Явелов И. С. Волоконно - оптические измерительные системы. Прикладные задачи / И. С. Явелов, С. М. Каплунов, Г. Л. Даниелян // Под ред. д.т.н. С. М. Каплунова. - М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2010. - С. 9 - 66.

75. Месяц Г. А. О динамике формирования субнаносекундного электронного пучка в газовом и вакуумном диоде / Г. А. Месяц, С. Д. Коровин, К. А. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Письма в ЖТФ. -2006. - Т. 32, Вып. 1. - С. 35 - 44.

76. Месяц Г. А. Источник электронов и режим ускорения пикосекундного пучка в газовом диоде с неоднородным полем / Г. А. Месяц, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин // Письма в ЖТФ. - 2008. - Т. 34, Вып. 4. - С. 71 -80.

77. Насибов А.С. Лазерная электронно - лучевая трубка - новый прибор квантовой электроники / А. С. Насибов // Вестн. АН СССР. - 1984. - № 9. - С. 48-56.

78. Current probes for picosecond electron beams / A. G. Reutova, K. A. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // In Proc. of 15-th Int. Sym. on High Current Electronics (Tomsk, Russia), 2008. - P. 111 - 114.

79. The RAD AN Series of Compact Pulsed Power Generators and Their Applications / G. A. Mesyats, S. D. Korovin, V. V. Rostov, V. G. Shpak, M. I. Yalandin // Proceedings of the IEEE, 2004. - Vol. 92, Iss. 7. - P. 1166 - 1179.

80. Dreicer H. Electron and ion runaway in a fully ionized gas / H. Dreicer // Phys. Rev. - 1959. - V. 115, No. 2. - P. 238 - 249.

81. Коврижных JI. M. Распределение электронов по скоростям в сильном электрическом поле / Л. М. Коврижных // ЖЭТФ. - 1959. - Т. 37, Вып. 5. - С. 1394- 1400.

82. Гуревич А. В. К теории эффекта убегающих электронов / А. В. Гуревич // ЖЭТФ. - 1960. - Т. 39, Вып. 5. - С. 1296 - 1307.

83. Станкевич Ю. Л. Быстрые электроны и рентгеновское излучение в начальной стадии развития импульсного искрового разряда в воздухе / Ю. Л. Станкевич, В. Г. Калинин // ДАН СССР. - 1967. - Т. 177. - С. 72 - 73.

84. Noggle R. С. A Search for X Rays from Helium and Air Discharges at Atmospheric Pressure / R. C. Noggle, E. P. Krider, J. R. Wayland // J. Appl. Phys. - 1968. - Vol. 39, No. 10.-P. 4746-4748.

85. Гуревич А. В. Пробой на убегающих электронах и электрические разряды во время грозы / А. В. Гуревич, К. П. Зыбин // УФН. - 2001. Т. 171. - Р. 1177 — 1199.

86. Эффективные режимы генерации пучков убегающих электронов в гелии, водороде и азоте / В. Ф. Тарасенко [и др.] // Письма в ЖТФ. - 2010. - Т. 36, Вып. 8.-С. 60-67.

87. Бабич Л. П. Анализ нового механизма убегания электронов и рекордных токов убегающих электронов, достигнутых в разрядах в плотных газах / Л. П. Бабич //УФН. -2005. -Т. 175, № 10.-С. 1069- 1091.

88. Effect of explosive emission on runaway electron generation / D. Levko, S. Yatom, V. Vekselman, J. Z. Gleizer, V.T. Gurovich, Ya. E.Krasik // J. Appl. Phys. - 2012. -Vol. lll,Iss. 1.-P. 013304-1 -013304-7.

89. Generation of a Picosecond Runaway Electron Beam in a Gas Gap with a Nonuniform Field / G. A. Mesyats, M. I. Yalandin, K. A. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2008. - Vol. 36, No. 5. -Part 3.-P. 2497-2504.

90. Mesyats G. A. On the Nature of Picosecond Runaway Electron Beams in Air / G. A. Mesyats, M. I. Yalandin // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2009. - Vol. 37, Iss. 6.-Part l.-P. 785 -789.

91. The stability of runaway electron beam characteristics in gas diode with non-uniform electric field / A. G. Reutova, G. A. Mesyats, K. A. Sharypov, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, M. I. Yalandin // Proc. of 16-th Int. Sym. on High Current Electronics (Tomsk, Russia), 2010. - P. 102 - 105.

92. Об ограничении длительности пучка убегающих электронов в воздушном зазоре с неоднородным полем / М. И. Яландин, Г. А. Месяц, А. Г. Реутова, К. А. Шарыпов, В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов // Письма в ЖТФ. - 2011. - Т. 37, Вып. 8.-С. 56-65.

93. Phenomena Succession at Generation of Picosecond Runaway Electrons Beam in Air / M. I. Yalandin, A. G. Reutova, V. G. Shpak, K. A. Sharypov, S. A. Shunailov // Conf. Records Abstracts of the 18-th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Chicago, IL., USA), 201 l.-P. 97-98.

94. О начальной стадии пробоя газового промежутка в неоднородном поле / С. Я. Беломытцев, И. В. Романченко, В. В. Рыжов, В. А. Шкляев // Письма в ЖТФ. - 2008. - Т. 34, Вып. 9. - С. 10 - 16.

95. Месяц Г. А. Об источнике убегающих электронов в импульсном газовом разряде/Г. А. Месяц // Письма в ЖЭТФ. - 2007. -Т. 85, №2.-С. 119-122.

96. Тиунов М. A. SAM - Интерактивная программа для расчета электронных пушек на мини-ЭВМ / М. А. Тиунов, Б. М. Фомель, В. П. Яковлев. -Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1989. - № 89 - 159.

97. Малогабаритный сильноточный импульсный источник РАДАН СЭФ - ЗОЗА / В. Г. Шпак, С. А. Шунайлов, М. И. Яландин, А. Н. Дядьков // ПТЭ. - 1993. -№ 1.-С. 149- 155.

98. Бабич J1. П. Особенности регистрации импульсов убегающих электронов высоких энергий и рентгеновского излучения, генерируемых высоковольтными наносекундными разрядами в атмосфере / JI. П. Бабич, Т. В. Лойко // Физика плазмы. - 2010. - Т. 36, Вып. 3. - С. 287 - 294.

99. Спектры электронов и рентгеновских квантов при диффузном наносекундном разряде в воздухе атмосферного давления / Бакшт Е. X. [и др.] // ЖТФ. - 2009. -Т. 79, Вып. 1.-С. 51-59.

100. Бойченко А. М. Аномальные электроны в вакуумных диодах / А. М. Бойченко //ЖТФ.-2011.-Т. 81, Вып. З.-С. 1 -4.

101. Моругин Л. А. Наносекундная импульсная техника / Л. А. Моругин, Г. В. Глебович. - М: Сов. Радио, 1964. - 623 с.

102. Бабич Л. П. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убегания электронов / Л. П. Бабич, Т. В. Лойко, В. А. Цукерман // УФН. - 1990. - Т. 160, Вып. 7. - С. 49 - 82.

103. High peak power and high average power subnanosecond modulator operating at repetition frequency of 3.5 kHz / M. I. Yalandin, S. K. Lyubutin, M. R. Oulmascoulov, S. N. Rukin, V. G. Shpak, S. A. Shunailov, B. G. Slovikovsky // IEEE Transaction on Plasma Science. - 2002. - Vol. 30, No. 5. - P. 1700 - 1704.

104. Королев Ю. Д. Физика импульсного пробоя газов/Ю. Д. Королев, Г. А. Месяц. -М.: Наука, 1991.-224 с.

105. Баранов В. Ф. Дозиметрия электронного излучения / В. Ф. Баранов. - М: Атомиздат, 1974. - 228 с.

106. Gurevich А. V. Runaway Electron Mechanism of Air Breakdown and Preconditioning During a Thunderstorm / A.V. Gurevich, G. M. Milikh, R. Roussel-Dupre // Physics Letters A. - 1992. - Vol. 165, No. 5-6. - P. 463-468.

107. Нелинейные явления в ионосферной плазме. Влияние космических лучей и пробоя на убегающих электронах на грозовые разряды / А. В. Гуревич, А. Н. Караштин , В. А. Рябов, А. П. Чубенко, А. Л. Щепетов // УФН. - 2009. - Т. 179, Вып. 7.-С. 779-790.

108. Kunhardt Е. Е. Development of overvoltage breakdown at high gas pressure / E. E. Kunhardt, W. W. Byszewski // Phys. Rev. A. - 1980. - Vol. 21, Iss. 6. - P. 2069 -2077.

109. Felsenthal P. Nanosecond-time break-down in gases / P. Felsenthal, J.M. Proud // Physical Review. - 1965.-Vol. 139, No. 6A. - P. A1796 - A1804.