Настоящий сборник составлен из научных докладов, представленных на III международном Крейнделевском семинаре «Плазменная эмиссионная электроника». В течение многих лет всестороннее изучение различных видов разрядов в газах, эмиссионных свойств газоразрядной плазмы, принципов извлечения электронов, ионов из плазмы, установление ряда общих закономерностей физической природы разрядов и плазменных процессов и явлений в полной мере определяют развитие техники плазменных источников электронов, ионов, их применений. Фундаментальные исследования в области плазменной эмиссионной электроники приобрели особое значение в связи с широким практическим выходом исследований на создание принципиально новых видов техники и технологии нового поколения на основе плазменных эмиттеров заряженных частиц, генераторов плазмы, электронных, ионных и плазменных технологий. Сборник полезен специалистам по газовым разрядам, плазменным источникам заряженных частиц, генераторам плазмы, электронным, ионным и плазменным технологиям, аспирантам и студентам-физикам.

Настоящий сборник составлен из научных докладов, представленных на IV международном Крейнделевском семинаре «Плазменная эмиссионная электроника». Научные публикации свидетельствуют, насколько успешно решались научные задачи по фундаментальным и прикладным проблемам плазменной эмиссионной электроники в интервале между третьим и четвертым семинарами. Хотя публикации не претендуют на полный охват выполненных исследований, но они дают определенное представление о научных приоритетах в области плазменной эмиссионной электроники, а также в достаточной мере влияют на развитие техники плазменных источников электронов и ионов и их применение, всестороннее изучение различных видов разрядов в газах, эмиссионных свойств газоразрядной плазмы, принципов извлечения электронов и ионов из плазмы и их диагностики, устанавливают ряд общих закономерностей физической природы ре-рядов и плазменных процессов и явлений. Фундаментальные исследования в области плазменной эмиссионной электроники приобрели особое значение в связи с широким практическим выходом результатов исследований на создание новых функциональных наноструктурированных покрытий, передовых технологий модификации материалов на основе применения электронных и ионных пучков и газоразрядной плазмы, современного электровакуумного оборудования, видов техники и технологии нового поколения на основе плазменных эмиттеров заряженных частиц и генераторов плазмы. Сборник полезен специалистам по газовым разрядам, плазменным источникам заряженных частиц, генераторам плазмы, электронным, ионным и плазменным технологиям, аспирантам и студентам-физикам.

Сборник содержит оригинальные теоретические и экспериментальные работы по различным разделам физики плазмы, таким как физика газового разряда, сильноточная электроника, диагностика и применение плазмы и др.Предназначен для студентов и аспирантов физических специальностей, а также для специалистов по физике плазмы.

В книге рассматриваются вопросы, связанные с теоретической и экспериментальной разработкой плазменных умножителей частоты СВЧ-диапазона. Анализируются различные нелинейные явления в плазме. Значительное внимание уделено процессам, происходящим на границе металл - плазма.Подробно описывается плазменный варактор - новый нелинейный элемент, являющийся плазменным аналогом полупроводникового перехода. Нелинейный конденсатор плазменного варактора образуется на поверхности металлического электрода, погруженного в плазму, а его обкладками являются сам электрод и резкая граница электронной компоненты плазмы, формирующейся под действием приложенного СВЧ-напряжения. Умножитель, работающий на плазменном варакторе, обеспечивает эффективность преобразования порядка 50% (для второй гармоники) при высоком уровне входной мощности, значительно превосходящем возможности полупроводниковых приборов. Приводится обзор литературы и обширная библиография, посвященная исследованиям плазменных умножителей за последние 20 лет. Даются рекомендации по конструированию плазменных умножителей и данные для инженерного расчета.

В монографии рассматривается одно из активно развиваемых в настоящее время направлений плазменной эмиссионной электроники, связанное с так называемыми форвакуумными плазменными источниками электронов. Отличительной особенностью этих устройств является возможность эффективной генерации стационарных и импульсных электронных пучков в ранее недоступной области повышенных давлений форвакуумного диапазона (1-100 Ра). Представленный в книге материал основан на результатах реализации научных проектов, поддержанных более чем 10 грантами РФФИ. Для разработчиков источников электронов, а также специалистов, использующих электронные пучки для решения фундаментальных и прикладных задач.

Тезисы стендовых докладов распределены на две части, систематизированы Программным комитетом и ответственными редакторами в соответствии с основными тематическими вопросами в пределах каждой из 9 секций. Материал отражает основные достижения, полученные в СССР в области физики низкотемпературной плазмы и новые работы, выполненные за период между 6 и 7 Всесоюзными конференциями. В первую часть включены работы по элементарным процессам в плазме, приэлектродным и коллективным явлениям, взаимодействию частиц плазмы с поверхностью, нестационарной и неравновесной плазме. Во второй части приведены работы, относящиеся к транспортным, оптическим и термодинамическим свойствам плазмы, разрядам в газе и вакууме, методам диагностики и приложениям низкотемпературной плазмы. Номера тезисов в сборнике соответствуют номерам стендовых сообщений, приведенных в программе конференции. В программу конференции включены также обзорные доклады по наиболее актуальным вопросам физики низкотемпературной плазмы. Для научных сотрудников, инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов.

Настоящая монография представляет собой попытку обобщения современного состояния одного из разделов прикладной физики низкотемпературной плазмы - плазменной эмиссионной электроники. В книге в равной степени уделено внимание как современному пониманию основных физических процессов эмиссии электронов из плазмы, так и представлению последних разработок в области создания источников электронов с плазменным катодом. Она может представлять интерес для разработчиков источников электронов, а также для специалистов, использующих электронные пучки для решения фундаментальных и прикладных задач. Книга может быть полезна для студентов старших курсов, магистрантов и аспирантов высших технических учебных заведений, специализирующихся в областях вакуумной и плазменной электроники, генерации пучков заряженных частиц и их применения.

Сборник содержит краткое изложение обзорных докладов, сделанных ведущими специалистами страны по приглашению Оргкомитета конференции. В докладах отражено современное состояние актуальных направлений исследований в области физики низкотемпературной плазмы, как традиционных, так и возникших в последнее время в связи с развитием ряда технических приложений.

В книге представлена современная нелинейная теория сильно неравновесной плазмы, находящейся под воздействием интенсивных высокоэнергетичных корпускулярных и волновых потоков. Основное внимание уделено изучению динамики спектров возбуждаемых колебаний при учете ограниченности (неодномерности) и неоднородности среды. Обсуждаются механизмы насыщения возникающих неустойчивостей и их макроскопические последствия. Для описания динамики плазменных систем используются известные и разработанные авторами физические модели, обладающие большой общностью и свободные от обычно используемых ограничений. Широко применяются численные методы анализа. Книга представляет интерес для научных работников и специалистов в области физической и плазменной электроники, а также физики плазмы в целом. Книга может быть рекомендована для преподавателей и студентов университетов и институтов, специализирующихся по физике плазмы, электронике и смежным областям знаний.

В этой книге автор попытался суммировать и обобщить результаты научных исследований и применений весьма разнообразной области физики низкотемпературной плазмы - взаимодействие с плазмой электронных пучков и как следствие этого взаимодействия - пучково-плазменный разряд. Обзор будет полезен как введение в эту область для студентов и аспирантов, специализирующихся по физике плазмы, а также для других специалистов в различных областях физики и техники.В книге использованы материалы работы, выполненные по гос. заданию ИРЭ РАН.

В первую часть сборника тезисов докладов VIII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике включены работы, отражающие результаты экспериментальных и теоретических исследований в следующих областях: эмиссия интенсивных потоков заряженных частиц; формирование сильноточных пучков заряженных частиц. Представленные в сборнике работы выполнены, в основном, за последние два года, прошедшие со времени проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1988).

Во вторую часть сборника тезисов докладов VIII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике включены работы, отражающие результаты экспериментальных и теоретических исследований в следующих областях: применение сильноточной электроники для создания источников электромагнитного излучения; применение сильноточной электроники в технологии. Представленные в сборнике работы выполнены, в основном, за последние два года, прошедшие со времени проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1988).

В третью часть сборника тезисов докладов VIII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике включены работы, отражающие результаты экспериментальных и теоретических исследований в области создания элементов сильноточных импульсных устройств. Представленные в сборнике работы выполнены, в основном, за последние два года, прошедшие со времени проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1988).

В пособии изложены физико-технические основы эмиссионной электроники. Последовательно рассмотрены основы электроники твердого тела, общие вопросы твердотельной эмиссионной электроники, виды электронной эмиссии из твердых тел - термоэлектронная, фотоэлектронная, вторичная электронная и автоэлектронная. Впервые содержательно изложены основы относительно нового вида электронной эмиссии - взрывной электронной эмиссии. Также в данном пособии впервые как самостоятельный раздел эмиссионной электроники рассмотрены основы эмиссии заряженных частиц из плазмы. Заключительный раздел пособия посвящен рассмотрению эмиссионных явлений, вызванных взаимодействием ускоренных ионов с поверхностью твердых тел. Предназначено для студентов, магистрантов, аспирантов, инженеров и научных работников, специализирующихся в области вакуумной и плазменной электроники, в том числе сильноточной, физики плазмы и техники плазменных исследований, физической электроники, электронно-лучевых, ионно-лучевых и плазменных технологий, промышленной электроники, физики и техники ускорителей заряженных частиц.

Представлено современное состояние нелинейной теории взаимодействия электронных пучков с плазмой. Основное внимание уделено излучательным пучковым неустойчивостям типа коллективного и одночастичного эффектов Черенкова, а также процессам вынужденного рассеяния плазменных и электромагнитных волн на пучках. Методами разложения траекторий и импульсов частиц по степеням поля исследованы нелинейные стадии неустойчивостей, стабилизирующиеся нелинейными сдвигами частот пучковых и плазменных волн. Нелинейные явления, связанные с захватом частиц и опрокидыванием волн, исследованы численными методами. Рассмотрена также нелинейная теория неустойчивостей плазмы, электроны которой движутся относительно неподвижного ионного фона. Рассмотрены нелинейные электромагнитные явления в пространственно неоднородных электронном пучке и плазме. Изложена также квантовая теория черенковских пучковых неустойчивостей в изотропных средах. Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области электродинамики плазмы, плазменной электроники, физики нелинейных волновых процессов и компьютерной физики.

Сборник тезисов докладов V Всесоюзного симпозиума по ненакаливаемым катодам содержит результаты исследований, выполненных за 5 лет, прошедших со времени проведения предыдущего симпозиума (Томск, 1980). Представленные результаты отражают уровень развития проблемы автоэлектронной и взрывной эмиссии, холодных на основе тонких пленок и плазменных эмиттеров электронов. Сборник предназначен для специалистов, разрабатывающих электронные приборы и ускорители заряженных частиц, а также занимающихся физикой плазмы, эмиссионной электроникой и физикой поверхности.

Первое Всесоюзное совещание по электрическому пробою газов высокого давления посвящено электрическому пробою и развитию разряда в газах высокого давления, порядка атмосферного, причем основное внимание уделяется разрядам в сильных импульсных либо стационарных электрических полях. Такие разряды как самостоятельные, так и несамостоятельные играют важную роль в коммутаторах больших токов, мощных источниках света, используемых для накачки оптических квантовых генераторов и, наконец, часто используются как активное вещество в мощных газовых оптических квантовых генераторах. Этими приложениями объясняется пристальное внимание ученых многих специальностей к электрическим разрядам в газах высокого давления. Это внимание в последние годы сильно возросло в связи с появлением в руках ученых приборов с высоким пространственным и временным разрешением. Естественно, появились новые результаты, которые заставили пересмотреть основы классической теории пробоя Мика и Крекса, появились новые механизмы развития разряда, зарождается новая теория.

В сборник включены тезисы докладов советских и американских авторов, отражающие результаты теоретических и экспериментальных исследований мощных плазменных прерывателей тока в широком временном диапазоне, их применение для генерации мощных потоков гамма-излучения, заряженных частиц, нейтронов и т. д., выполненных за последние два-три года.

Сборник содержит тезисы 290 докладов конференции по шести секциям (на русском и английском языках), которые будут представлены научному сообществу как теоретические и практические исследования и достижения в области физики высоких плотностей энергии.

В первую часть сборника тезисов VII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике включены работы, отражающие результаты экспериментальных и теоретических исследований эмиссии интенсивных потоков заряженных частиц и применения сильноточной электроники для создания источников электромагнитного излучения, выполненных за два года с момента проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1986).

Во вторую часть сборника тезисов VII Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике включены работы, отражающие результаты экспериментальных и теоретических исследований в области формирования сильноточных пучков заряженных частиц, выполненных за два года с момента проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1986).

В сборник включены тезисы докладов, отражающие результаты теоретических и экспериментальных работ по исследованию эмиссии, формированию и транспортировке интенсивных импульсных потоков электронов и ионов, импульсным сильноточным ускорителям электронов и ионов, а также по применению импульсных сильноточных ускорителей заряженных частиц в технологии, выполненных за два года с момента проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1982 г.). В сборнике также отражены результаты исследований по эмиссии заряженных частиц из стационарной и квазистационарной плазмы и созданию источников заряженных частиц, а также результаты по исследованию быстрого сжатия полых плазменных оболочек и формированию плазменного канала в сильноточном диоде.

В сборник включены тезисы докладов, отражающие результаты теоретических и экспериментальных работ по исследованию эмиссии, формированию и транспортировке интенсивных импульсных потоков электронов и ионов, импульсным сильноточным ускорителям электронов и ионов, а также по применению импульсных сильноточных ускорителей заряженных частиц в технологии, выполненных за два года с момента проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1982 г.). В сборнике также отражены результаты исследований по эмиссии заряженных частиц из стационарной и квазистационарной плазмы и созданию источников заряженных частиц, а также результаты по исследованию быстрого сжатия полых плазменных оболочек и формированию плазменного канала в сильноточном диоде.

Один из авторов кники (В. Н. Цытович) - физик, занимающийся нелинейными процессами в плазме и ее турбулентностью и еще с 1962 г. работающий над различными аспектами применения теории к интерпретации астрофизических явлений. Другой автор (С. А. Каплан) - астрофизик, занимающийся, в частности, привлечением в теоретическую физику новых методов физических исследований. С 1966 г. авторы работали совместно над решением ряда астрофизических проблем, в которых особую роль могут играть коллективные плазменные процессы (излучение релятивистских электронов и ионов, теория рассеяния электромагнитного излучения в турбулентной плазме, плазменные механизмы излучения пульсаров и т. п.).Книга рассчитана не только на астрофизиков. Вопросы теории взаимодействия с плазмой быстрых частиц, их излучения, поведения плазмы в очень сильных магнитных полях представляют интерес и для исследователей лабораторной плазмы.Первая глава книги излагает на сравнительно элементарном уровне общие представления о природе коллективных плазменных процессов и плазменной турбулентности на основе метода элементарных возбуждений. Остальные главы посвящены конкретному анализу плазменных процессов на Солнце (глава II), в объектах типя ядер галактик и квазаров (глава III) и в пульсарах (глава IV).

В книге рассмотрена феноменология электрофизических процессов электронной эмиссии и эмиссии атомных частиц, а также количественные закономерности основных и сопряженных разделов твердотельной и плазменной эмиссионной электроники, необходимые для инженерного анализа и разработок источников электронных и ионных потоков в газовых средах и в вакуумных условиях. Анализируются принципиальные и схемо-технические решения плазменных источников электронных и ионных пучков с элементами электронной и ионной оптики. Книга может быть полезна для инженеров, студентов и аспирантов, специализирующихся в области концептуального и рабочего проектирования устройств и систем эмиссионной и вакуумной электроники высокой плотности мощности различного назначения.