Численное моделирование электромагнитной эмиссии при инжекции электронного пучка в плазму с сильными поперечными градиентами плотности

Подробнее Недавние эксперименты по инжекции килоамперного электронного пучка в замагниченную плазму на установке ГОЛ-ПЭТ показали, что мощность субтерагерцового излучения, выходящего вдоль магнитного поля, возрастает более чем на порядок, если в плазме предварительно созданы сильные поперечные градиенты плотности. В данной работе влияние поперечных неоднородностей плотности плазмы на эффективность генерации электромагнитного излучения вблизи гармоник плазменной частоты изучается с помощью численного моделирования на основе метода частиц в ячейках. Расчеты, проведенные для реальной относительной плотности пучка и реальных пространственных масштабов неоднородности, показали, что пучковая неустойчивость развивается только в ямах плотности, а малый поперечный размер ее локализации, сравнимый с длиной волны, способствует более эффективной конверсии неустойчивых колебаний в электромагнитные. Несмотря на то, что излучение на плазменной частоте оказывается запертым поперек ведущего магнитного поля, оно может покидать область генерации при уменьшении плотности плазменного столба в продольном направлении.

Ключевые слова:
электромагнитное излучение, пучково-плазменное взаимодействие, линейная конверсия мод
Источник финансирования:
Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 19-12-00250). Вычисления проведены с использованием ресурсов Центра научных ИТ-сервисов ИВТ СО РАН
УДК 533.951.2, 533.9.01

Численное моделирование электромагнитной эмиссии при инжекции электронного пучка в плазму с сильными поперечными градиентами плотности