В монографии приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований релятивистских магнетронных СВЧ-генераторов за период с 1976 по 2009 г., проведенных в России и за рубежом, в том числе и авторами монографии. Описаны конструкции генераторов, принцип действия, отличия от классических аналогов. Подробно обсуждаются проблемы генерации СВЧ-импульсов сверхбольшой мощности, получаемой в релятивистских магнетронах при использовании в качестве источников питания сильноточных электронных ускорителей и линейных индукционных ускорителей. Приведены основные параметры экспериментальных установок, режимов работы, характеристики СВЧ-излучения. Обсуждаются нетрадиционные возможности управления колебательным процессом в релятивистских магнетронах, его спектром и потоками энергии за счет введения в резонансную систему управляющих внешних связей. Монография представляет интерес для научных сотрудников и разработчиков, занимающихся исследованиями в области СВЧ-электроники и ускорительной техники.

В монографии рассмотрены вопросы ускорительной техники и физики сильноточных электронных пучков применительно к проблеме получения сверхмощного когерентного электромагнитного излучения. Описаны принципы построения релятивистских СВЧ-генераторов. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований многоволновых генераторов с уровнем мощности >10 ГВт.

Краткий курс лекций посвящен генерированию мощных наносекундных электрических импульсов и их применениям. Рассмотрены физические принципы, лежащие в основе методов накопления энергии, коммутации, трансформирования и передачи импульсов, получения сильноточных электронных пучков, мощных импульсов СВЧ, лазерного и рентгеновского излучений. Затрагивается вопрос об использовании методов импульсной энергетики для инерциального термоядерного синтеза. Приведен ряд схематических примеров технической реализации мощных импульсных устройств. Для студентов и магистрантов физико-технических специальностей как вводный курс при изучении импульсной энергетики и электроники, а также аспирантов, научных работников и инженеров, собирающихся использовать методы импульсной электрофизики в своей работе.

Представлены избранные научные работы члена-корреспондента РАН Ю.А. Котова, выполненные под его руководством и с его участием в Томском политехническом институте, Институте сильноточной электроники СО РАН, Институте электрофизики УрО РАН в 1965-2010 гг. Работы охватывают широкий круг тем: электрический взрыв проводников; инициирование детонации; электровзрывные, взрывные, плазменные и полупроводниковые прерыватели тока; генераторы высоковольтных импульсов напряжения, электронных пучков, тормозного излучения; получение нанопорошков электрофизическими методами; применение нанопорошков в создании новых материалов и изделий. Для специалистов по импульсной энергетике и электрофизике, материаловедению наноструктурных материалов, а также студентов соответствующих специальностей.

В книге изложены принципы построения импульсных устройств нано- и пикосекундного быстродействия и различные аспекты их применения. Рассмотрены методы генерирования и обострения фронтов коротких электрических и световых импульсов, а также способы измерения их параметров. Приводятся сведения о быстродействующих детекторах излучений и о способах съема сигналов с подобных устройств. Рассматриваются схемы устройств для предварительной обработки нано- и пикосекундных сигналов (усилителей, дискриминаторов, устройств временной привязки, совпадений и антисовпадений). Особое внимание уделено быстродействующим преобразователям напряжений и измерителям коротких временных интервалов. Рассматриваются современные методы регистрации формы быстрых сигналов, в том числе с помощью цифровых запоминающих осциллографов с частотами дискретизации до десятков гигагерц. Для широкого круга инженерно-технических и научных работников, занимающихся импульсными измерениями в физических экспериментах и в области информационных технологий, а также для студентов соответствующих специальностей.

В настоящей книге представлена копия докторской диссертации автора, защищенной в 1966 году в Томском политехническом институте. В этой диссертации описаны первые эксперименты, которые привели к открытию взрывной электронной эмиссии с катода. Дано описание явления интенсивной эмиссии электронов из тройных точек металл-диэлектрик-вакуум. Дано описание открытого автором явления многоэлектронного инициирования разряда в газах высокого давления, которое позднее было использовано для накачки мощных газовых лазеров. Одним из важнейших итогов этих исследований является также создание новых направлений в технической физике - сильноточной электроники и импульсной электрофизики. В рамках этих направлений созданы генераторы мощных наносекундных импульсов электрической энергии, предложены новые устройства, активные элементы импульсных генераторов (коммутаторы, обострители, вентили и т. д.) на основе новых явлений, открытых автором при создании вакуумных, газоразрядных и магнитных приборов. Хотя ряд исследований этой диссертации был опубликован в статьях и книгах автора, многие разделы актуальны до сих пор. Книга будет полезна тем, кто занимается проблемами физики плазмы, газового и вакуумного разрядов, ускорительной техникой, техникой высоких напряжений, лазерной техникой, СВЧ-электроникой большой мощности и т. д.