Плазмова електроніка

ПЛА́ЗМОВА ЕЛЕКТРО́НІКА

— наука, що ви­вчає колективну взаємодію потоків заряджених частинок із плазмою, що призводить до збудже­н­ня в системі електромагнітних хвиль і коливань. Її використовують при створен­ні приладів електрон­ної техніки (газорозрядні лазери, прилади від­ображе­н­ня інформації, іонні прилади на вуглецевих нанотрубках, ігнітрони, тиратрони, віртоди, карсинотрони, магнетрони, віркатори, убітрони, ртутні газорозрядні лампи, декатрони, надпотужні імпульсні, квазібезперервні і без­перервні джерела регулярного та нерегулярного електромагнітного ви­промінюва­н­ня від надвисокочастотного до світлового діапазону довжин хвиль, нерівноважні плазмохімічні реактори, сепаратори ізотопів, лампи біжної хвилі, лазери на вільних електронах, плазмові віглери (ондулятори), плазмові панелі (PDP), плазмові пере­микачі, плазмові антени, іонні двигуни тощо). П. е. пропонує нові методи при­скоре­н­ня заряджених частинок, які перед­бачають при­скорювачі, що мають бути набагато меншими за роз­мірами, ніж традиційні, а також за­стосува­н­ня модульованих електрон­них пучків для роз­вʼяза­н­ня про­блеми космічного радіозвʼязку, діагностики неоднорідних плазмових утворень. Вона ви­вчає також взаємодію інтенсивних потоків заряджених частинок, регулярного та стохастичного електромагнітного та іонізуючого ви­промінюва­н­ня з матеріальними середовищами, зокрема біо­медичними обʼєктами.

Однією з основних фундаментальних засад П. е. є пучково-плазмова не­стійкість, яка полягає в тому, що коли пучок заряджених частинок (електрони або іони) проходить крізь плазму, він може збуджувати не­стійкості в плазмі, що призводить до різних явищ, таких як генерація хвиль, пере­дача енергії та інших складних процесів. Першими дослідниками пучково-плазмової не­стійкості були українські вчені О. Ахієзер, Я. Файнберг, американські науковці Дж. Доусон, Д. Бом і Ю. Ґросс. О. Ахієзер і Я. Файнберг власне від­крили пучково-плазмову не­стійкість, надали первісне фундаментальне ро­зумі­н­ня того, як пучки можуть взаємодіяти з плазмою, що заклало основи П. е. Дж. Доусон зробив значний внесок у роз­виток цих основ і надав більш повну математичну базу для ро­зумі­н­ня пучково-плазмової не­стійкості, що зна­йшло за­стосува­н­ня, зокрема, в плазмових при­скорювачах, керованому термо­ядерному синтезі та космічній плазмі. Дж. Доусон із спів­авторами надалі формалізували теорію взаємодії пучків із плазмою, використовуючи комплексні математичні моделі (на­приклад, рівня­н­ня Власова—Пуас­сона) і кінетичну теорію, пояснили нелінійні аспекти пучково-плазмової не­стійкості. Д. Бом та Ю. Ґросс надали фізичне поясне­н­ня виникне­н­ня пучково-плазмової не­стійкості.

П. е. базується на викори­стан­ні унікальних властивостей плазми (таких як здатність проводити електричний струм, генерувати електромагнітні поля та демонструвати різні форми взаємодії з матеріалами) для за­стосува­н­ня в різних галузях науки і техніки — від дис­плеїв і сенсорів до майбутніх форм обчислень і звʼязку. Вона по­єд­нує в собі принципи як фізики плазми, так і електрон­ної інженерії. Історія П. е. — це еволюційний шлях від ран­ніх наукових досліджень іонізованих газів до практичних і пере­дових технологій, які людство використовує нині. З роз­витком плазмової технології вона, ймовірно, ві­ді­граватиме ще більш помітну роль у формуван­ні майбутнього електроніки та багатьох інших галузей науки та промисловості. У роз­виток П. е. зробили значний внесок також українські фізики В. Шапіро, М. Дмитрук, С. Левитський, А. Кондратенко, В. Яковенко.