Низкочастотное переходное излучение пучка частиц на сетчатом экране
Симаков Е.С.1, Тюхтин А.В.1
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

Email: e.simakov@spbu.ru
Поступила в редакцию: 3 июня 2025 г.
В окончательной редакции: 22 октября 2025 г.
Принята к печати: 24 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 17 февраля 2026 г.
Проанализировано электромагнитное излучение пучка заряженных частиц, пролетающего сквозь планарную сетчатую структуру из тонких проводников. Проводники имеют гальванический контакт в перекрестиях и образуют квадратные ячейки, размер которых мал по сравнению с длинами рассматриваемых электромагнитных волн. Предположено, что размер ячейки существенно превышает поперечный размер провода. В рассматриваемом приближении сетчатая структура описана усредненными граничными условиями М.И. Конторовича. С помощью данных условий ищется общее аналитическое решение задачи, которое затем исследовано асимптотически методами теории функций комплексного переменного. Показано, что поле излучения состоит только из объемных волн. Получены фурье-образы компонент электромагнитного поля, проанализированы зависимости энергетических характеристик генерируемого излучения от свойств пучка и геометрических параметров структуры, проведено сравнение со случаем сплошной идеально проводящей плоскости. Ключевые слова: излучение заряженных частиц, переходное излучение, сетчатая структура, усредненные граничные условия, пучок заряженных частиц.
- В.Л. Гинзбург, И.М. Франк. ЖЭТФ, 16 (1), 15 (1946). [V.L. Ginzburg, I.M. Frank. J. Phys. USSR, 9, 353 (1945).]
- В.Л. Гинзбург, В.Н. Цытович. Переходное излучение и переходное рассеяние (Наука, М., 1984)
- Г.М. Гарибян, Ян Ши. Рентгеновское переходное излучение (АНАрм. ССР, Ереван, 1983)
- М.П. Лорикян. ЖЭТФ, 65 (4), 1327 (1974). [M.P. Lorikyan. Sov. Phys. JETP, 38 (4), 661 (1974).]
- C.W. Fabjan, H.G. Fischer. Rep. Prog. Phys., 43 (8), 1003 (1980). DOI: 10.1088/0034-4885/43/8/002
- B. Dolgoshein. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 326 (3), 434 (1993). DOI: 10.1016/0168-9002(93)90846-A
- D.W. Rule, R.B. Fiorito. AIP Conf. Proc., 229, 315 (1991). DOI: 10.1063/1.40754
- M. Castellano, M. Ferrario, S. Kulinski, M. Minestrini, P. Patteri, F. Tazzioli, L. Catani, L. Gregorini, S. Tazzari. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 357 (2-3), 231 (1995). DOI: 10.1016/0168-9002(94)01533-3
- A.N. Aleinik, O.V. Chefonov, B.N. Kalinin, G.A. Naumenko, A.P. Potylitsyn, G.A. Saruev, A.F. Sharafutdinov, W. Wagner. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 201 (1), 34 (2003). DOI: 10.1016/S0168-583X(02)01745-7
- Е.И. Нефедов, А.Н. Сивов. Электродинамика периодических структур (Наука, М., 1977)
- E.S. Simakov, A.V. Tyukhtin. J. Instrum., 15, C05047 (2020). DOI: 10.1088/1748-0221/15/05/C05047
- E.S. Simakov, A.V. Tyukhtin. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 1045, 167640 (2023). DOI: 10.1016/j.nima.2022.167640
- К.А. Барсуков, Л.Г. Нарышкина. Изв. вузов. Радиофизика, 8 (5), 936 (1965). [K.A. Barsukov, L.G. Naryshkina. Sov. Radiophys., 8 (5), 667 (1965). DOI: 10.1007/BF01038826]
- К.А. Барсуков, С.Х. Бекова. Ученые записки МГПИ, 313, 25 (1968)
- В.Н. Красильников, А.В. Тюхтин. Изв. вузов. Радиофизика, 33 (11), 1278 (1990). [V.N. Krasilnikov, A.V. Tyukhtin. Radiophys. Quantum Electron, 33, 945 (1990). DOI: 10.1007/BF01039238]
- A.V. Tyukhtin, V.V. Vorobev, S.N. Galyamin. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 17 (12), 122802 (2014). DOI: 10.1103/PhysRevSTAB.17.122802
- A.V. Tyukhtin, V.V. Vorobev, S.N. Galyamin. Phys. Rev. E, 91 (6), 063202 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevE.91.063202
- М.И. Конторович. Радиотехника и электроника, 8, 1506 (1963)
- М.И. Конторович, М.И. Астрахан, В.П. Акимов, Г.А. Ферсман. Электродинамика сетчатых структур (Радио и связь, М., 1987)
- В. Бобринев, В. Брагинский. ДАН СССР, 123 (4), 634 (1958)
- Ю.Н. Днестровский, Д.П. Костомаров. ДАН СССР, 124 (4), 792 (1959)
- E. Gschwendtner, E. Adli, L. Amorim, R. Apsimon, R. Assmann, A.-M. Bachmann, F. Batsch, J. Bauche, V.K. Berglyd Olsen, M. Bernardini, R. Bingham, B. Biskup, T. Bohl, C. Bracco, P.N. Burrows, G. Burt, B. Buttenschon, A. Butterworth, A. Caldwell, M. Cascella, E. Chevallay, S. Cipiccia, H. Damerau, L. Deacon, P. Dirksen, S. Doebert, U. Dorda, J. Farmer, V. Fedosseev, E. Feldbaumer, R. Fiorito, R. Fonseca, F. Friebel, A.A. Gorn, O. Grulke, J. Hansen, C. Hessler, W. Hofle, J. Holloway, M. Huther, D. Jaroszynski, L. Jensen, S. Jolly, A. Joulaei, M. Kasim, F. Keeble, Y. Li, S. Liu, N. Lopes, K.V. Lotov, S. Mandry, R. Martorelli, M. Martyanov, S. Mazzoni, O. Mete, V.A. Minakov, J. Mitchell, J. Moody, P. Muggli, Z. Najmudin, P. Norreys, E. Oz, A. Pardons, K. Pepitone, A. Petrenko, G. Plyushchev, A. Pukhov, K. Rieger, H. Ruhl, F. Salveter, N. Savard, J. Schmidt, A. Seryi, E. Shaposhnikova, Z.M. Sheng, P. Sherwood, L. Silva, L. Soby, A.P. Sosedkin, R.I. Spitsyn, R. Trines, P.V. Tuev, M. Turner, V. Verzilov, J. Vieira, H. Vincke, Y. Wei, C.P. Welsch, M. Wing, G. Xia, H. Zhang. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 829, 76 (2016). DOI: 10.1016/j.nima.2016.02.026
- E. Adli, A. Ahuja, O. Apsimon, R. Apsimon, A.-M. Bachmann, D. Barrientos, F. Batsch, J. Bauche, V.K. Berglyd Olsen, M. Bernardini, T. Bohl, C. Bracco, F. Braunmuller, G. Burt, B. Buttenschon, A. Caldwell, M. Cascella, J. Chappell, E. Chevallay, M. Chung, D. Cooke, H. Damerau, L. Deacon, L.H. Deubner, A. Dexter, S. Doebert, J. Farmer, V.N. Fedosseev, R. Fiorito, R.A. Fonseca, F. Friebel, L. Garolfi, S. Gessner, I. Gorgisyan, A.A. Gorn, E. Granados, O. Grulke, E. Gschwendtner, J. Hansen, A. Helm, J.R. Henderson, M. Huther, M. Ibison, L. Jensen, S. Jolly, F. Keeble, S.-Y. Kim, F. Kraus, Y. Li, S. Liu, N. Lopes, K.V. Lotov, L. Maricalva Brun, M. Martyanov, S. Mazzoni, D. Medina Godoy, V.A. Minakov, J. Mitchell, J.C. Molendijk, J.T. Moody, M. Moreira, P. Muggli, E. Oz, C. Pasquino, A. Pardons, F. Pena Asmus, K. Pepitone, A. Perera, A. Petrenko, S. Pitman, A. Pukhov, S. Rey, K. Rieger, H. Ruhl, J.S. Schmidt, I.A. Shalimova, P. Sherwood, L.O. Silva, L. Soby, A.P. Sosedkin, R. Speroni, R.I. Spitsyn, P.V. Tuev, M. Turner, F. Velotti, L. Verra, V.A. Verzilov, J. Vieira, C.P. Welsch, B. Williamson, M. Wing, B. Woolley, G. Xia. Nature, 561, 363 (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0485-4
- E. Adli, A. Ahuja, O. Apsimon, R. Apsimon, A.-M. Bachmann, D. Barrientos, M.M. Barros, J. Batkiewicz, F. Batsch, J. Bauche, V.K. Berglyd Olsen, M. Bernardini, B. Biskup, A. Boccardi, T. Bogey, T. Bohl, C. Bracco, F. Braunmuller, S. Burger, G. Burt, S. Bustamante, B. Buttenschon, A. Caldwell, M. Cascella, J. Chappell, E. Chevallay, M. Chung, D. Cooke, H. Damerau, L. Deacon, L.H. Deubner, A. Dexter, S. Doebert, J. Farmer, V.N. Fedosseev, G. Fior, R. Fiorito, R.A. Fonseca, F. Friebel, L. Garolfi, S. Gessner, I. Gorgisyan, A.A. Gorn, E. Granados, O. Grulke, E. Gschwendtner, A. Guerrero, J. Hansen, A. Helm, J.R. Henderson, C. Hessler, W. Hofle, M. Huther, M. Ibison, L. Jensen, S. Jolly, F. Keeble, S.-Y. Kim, F. Kraus, T. Lefevre, G. LeGodec, Y. Li, S. Liu, N. Lopes, K.V. Lotov, L. Maricalva Brun, M. Martyanov, S. Mazzoni, D. Medina Godoy, V.A. Minakov, J. Mitchell, J.C. Molendijk, R. Mompo, J.T. Moody, M. Moreira, P. Muggli, C. Mutin, E. Oz, E. Ozturk, C. Pasquino, A. Pardons, F. Pena Asmus, K. Pepitone, A. Perera, A. Petrenko, S. Pitman, G. Plyushchev, A. Pukhov, S. Rey, K. Rieger, H. Ruhl, J.S. Schmidt, I.A. Shalimova, E. Shaposhnikova, P. Sherwood, L.O. Silva, L. Soby, A.P. Sosedkin, R. Speroni, R.I. Spitsyn, P.V. Tuev, M. Turner, F. Velotti, L. Verra, V.A. Verzilov, J. Vieira, H. Vincke, C.P. Welsch, B. Williamson, M. Wing, B. Woolley, G. Xia. Phys. Rev. Lett., 122 (5), 054802 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.054802
- А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. Интегралы и ряды. Специальные функции (Наука, М., 1983)
- Л. Фелсен, Н. Маркувиц. Излучение и рассеяние волн (Мир, Москва, 1978) [L.B. Felsen, N. Marcuvitz. Radiation and scattering of waves (Prentice-Hall, New Jersey, 1973)]
- Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров (Наука, М., 1973) [G. Korn, T. Korn. Mathematical handbook for scientists and engineers (McGraw Hill, NY., 1968)]
- Б.М. Болотовский, А.В. Серов. ЖТФ, 72 (1), 3 (2002). [B.M. Bolotovskii, A.V. Serov. Tech. Phys., 47 (1), 1 (2002). DOI: 10.1134/1.1435882]
- G. Doucas, M.F. Kimmitt, A. Doria, G.P. Gallerano, E. Giovenale, G. Messina, H.L. Andrews, J.H. Brownell. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 5 (7), 072802 (2002). DOI: 10.1103/PhysRevSTAB.5.072802
- V. Blackmore, G. Doucas, C. Perry, B. Ottewell, M.F. Kimmitt, M. Woods, S. Molloy, R. Arnold. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 12 (3), 032803 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevSTAB.12.032803
- А.Н. Алейник, А.С. Арышев, Б.Н. Калинин, Г.А. Науменко, А.П. Потылицын, Г.А. Саруев, А.Ф. Шарафутдинов, О.Ю. Малаховский, Е.А. Монастырев. Письма в ЖЭТФ, 76 (6), 397 (2002). [A.N. Aleinik, A.S. Aryshev, B.N. Kalinin, G.A. Naumenko, A.P. Potylitsyn, G.A. Saruev, A.F. Sharafutdinov, O.Yu. Malakhovskii, E.A. Monastyrev. JEPT Lett., 76, 337 (2002). DOI: 10.1134/1.1525032]
- Б.Н. Калинин, Г.А. Науменко, А.П. Потылицын, Г.А. Саруев, Л.Г. Сухих, В.А. Ча. и др. Письма в ЖЭТФ, 84 (3), 136 (2006). [B.N. Kalinin, G.A. Naumenko, A.P. Potylitsyn, G.A. Saruev, L.G. Sukhikh, V.A. Cha. JEPT Lett., 84, 110 (2006). DOI: 10.1134/S0021364006150021]