بخشی از مقاله
چکیده
در مقالهي حاضر نظریهي لیزر الکترون آزاد با ویگلر پیچشی و کانال یونی ارائه شده است. معادله حرکت الکترون مورد بررسی قرار گرفته است. فرمول رابطه پاشندگی در حد بهره پایین نتیجه گیري شده است. و همچنین نتایج عددي افزایش نرخ رشد ناشی از کانال یونی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
از الکترومغناطیس مقدماتی می دانیم که اگر به ذرات بارداري مانند الکترون شتاب دهیم، موج الکترومغناطیس گسیل میکنند. در لیزر الکترون آزاد از همین پدیده براي تولید نور همدوس با توان خروجی بالا استفاده میشود.[1] همانطور که میدانیم ذراتی که به صورت همنام باردار شدهاند، یکدیگر را دفع مینمایند. براي مقابله با این نیروي دافعهي الکترواستاتیکی، برخی پژوهشگران از کانال یونی[2] و برخی دیگر از میدان مغناطیسی استفادهمحوري[3]میکنند. کانال یونی با یونهاي مثبت باعث همگرایی باریکهي الکترونی مورد استفاده می شود که این روش اولین بار توسط Takayama وHiramatsu پیشنهاد شد.[4] این کانال یونی با یونهاي مثبت یک میدان اکترواستاتیک ایجاد می کند که همین امرسبب کانونی شدن باریکههاي الکترونی میشود.
مطالعات تئوري کانال یونی با ویگلر پیچشی در ناحیههاي بهره پایین[5] و بهره بالا[6,7] انجام شده است. پراکندگی نسبیتی رامان براي یافتن رابطه پاشندگی لیزر الکترون آزاد با باریکهي الکترونی در حضور کانال یونی و با صرف نظر از بازپراکندگی موج قطبشی دایروي چپگرد، مورد استفاده قرار میگیرد. این رابطهي پاشندگی براي یافتن نرخ رشد تشدید لیزر الکترون آزاد ناشی از جفت-شدگی موج بار-فضاي آرام مورد استفاده قرار میگیرد.هدف از مقاله حاضر، بدست آوردن رابطهي پاشندگی براي برهمکنش امواج با باریکههاي الکترونی نسبیتی گذرنده از درونمیدان مغناطیسی ویگلر پیچشی و در حضور کانالیونی میباشد. مسیرهاي الکترونی پایا یک الکترون نسبیتی در طول محور z یک میدان ویگلر مغناطیسی پیچشی که به صورت زیر تعریف میشود، در حالحرکت است :
که در آن Bدامنهي ویگلر وk عدد موج ویگلر را نشان میدهد. در حضور کانال یونی : میدان الکتریکی مانع واگرایی الکترونها میشود. معادله نسبیتی حرکت الکترونی که با سرعت v در این ویگلر حرکت میکند به صورت زیر میباشد :
معادله - 3 - با در نظر گرفتن حالت پایا و ثابت قرار دادن v z v و همچنین با جایگذاري معادلات - 1 - و - 2 - در این معادله،خواهیم داشت :
