Влияние эрозии поверхности коллектора на работу импульсно-периодического плазменного релятивистского СВЧ-генератора

Рассмотрен импульсно-периодический режим работы плазменного релятивистского СВЧ-генератора. Анализируются причины увеличения средней частоты выходного СВЧ-излучения в серии последовательных импульсов при одинаковых условиях создания плазмы. Исследовано влияние эрозии твердого тела, возникающей при взаимодействии релятивистского электронного пучка с поверхностью коллектора, на выходное СВЧ-излучение. Анализ экспериментальных данных сопровождался численным моделированием в электромагнитном PIC-коде КАРАТ. Показано, что увеличение количества вещества, удаляемого с поверхности коллектора при эрозии, приводит не только к росту концентрации плазмы, но и может приводить к качественным изменениям параметров выходного излучения, связанным с изменением режима СВЧ-генерации. В частности, образование неоднородного в радиальном направлении ионного фона стало причиной смены условий плазменно-пучкового взаимодействия во второй половине импульса и изменению спектральной плотности излучения на основной частоте. С помощью численного моделирования это продемонстрировано для различных составов примесей – железа и графита.