В рамках Программы Фундаментальных исследований Президиума РАН № 5П «Фундаментальные проблемы релятивистской импульсной и стационарной электроники большой мощности» (Подпрограмма «Нано- и пикосекундная релятивистская электроника большой мощности») 2008 года были проведены исследования быстропротекающих процессов в вакуумных и газовых разрядах, при электрическом взрыве проводников; продолжены работы по созданию петаваттного лазерного комплекса на основе усиления фемтосекундных импульсов в газовых средах, возбуждаемых наносекундным сильноточным электронным пучком; исследованы возможности повышения мощности излучения релятивистских источников микроволнового излучения и создания СВЧ-генераторов без применения магнитных систем.
Работы производились на базе Лаборатории импульсных процессов Отдела физической электроники ФИАН, которым руководит директор ФИАН, академик Геннадий Андреевич Месяц.
В ходе выполнения программы была разработана экспериментальная методика и выполнен цикл исследований механизма и динамики формирования пучков убегающих электронов при пикосекундном пробое атмосферного электродного промежутка.
Доказано, что на параметры пучка убегающих электронов влияют те же факторы, что определяют инициирование автоэлектронной эмиссии с катода, а момент их инжекции совпадает по времени с началом эмиссии в вакуумных диодах. С помощью рефлектометрических измерений определен момент возникновения и резистивная характеристика пикосекундного разряда в атмосферном промежутке.
Также были измерены сопротивление и ток несамостоятельного пробоя в газе высокого давления (азот, до 40 атм) при инжекции субнаносекундного электронного пучка. Экспериментально показано, что азотный разрядник наносекундного высоковольтного генератора может включаться сильноточным электронным пучком с разбросом по времени, не превышающим ~25 пс относительно субнаносекундного фронта ускоряющего импульса пучка. Ранее подобной точности управления высоковольтным разрядником не достигалось.
Одним из важнейших результатов Программы стало создание СВЧ-генераторов – пикосекундных генераторов обратной волны диапазона частот 38 и 10 ГГц высокой импульсной мощности.
Пикосекундный генератор обратной волны (10 ГГц) с импульсной мощностью 2 ГВт
Пикосекундный генератор обратной волны (38 ГГц) с частотой повторения 3500 Гц
Области применения мощных пикосекундных радиочастотных импульсов:
• Нетепловые эффекты биологического воздействия излучения радиочастотного диапазона и выработка санитарных норм;
• Терапевтическое воздействие мощных импульсных электромагнитных полей;
• Геофизическая СШП - локация в поглощающих средах;
• СВЧ - спектроскопия и плазмохимия;
• Импульсные радолокационные системы большой дальности и высокого пространственного разрешения;
• Сверхширокополосные локационные системы для идентификации объектов (радиовидение);
• Средства избирательного радиоэлектронного противодействия.
АНИ «ФИАН-информ»