Черенковское излучение, генерируемое электронным сгустком в прямоугольном диэлектрическом волноводе с трансверсально-изотропным заполнением

Диэлектрические волноводы интенсивно исследуются в качестве ускорительных структур, возбуждаемых электронным пучком. Прямоугольные диэлектрические структуры используются как для проверки принципов новых ускорительных схем, так и для изучения электрических свойств материалов заполнения. Ряд диэлектрических материалов, используемых в качестве заполнения волноводов, имеют анизотропию свойств (сапфир, керамические пленки). Анизотропия может оказывать значительное влияние на кильватерные поля, генерируемые электронным пучком в структуре. Проведен аналитический расчет излучения Вавилова–Черенкова, генерируемого релятивистским электронным сгустком в прямоугольном волноводе с поперечно-неоднородным трансверсально-изотропным диэлектрическим заполнением. Представлен метод построения ортогонального базиса поперечного оператора с последующим его использованием для нахождения кильватерного поля. Получены дисперсионное уравнение для структуры и выражения для кильватерного поля, создаваемого точечным электронным сгустком в трансверсально-изотропной прямоугольной диэлектрической структуре. На основе изложенного формализма проведены расчеты параметров ускорительной структуры на основе сапфира, допускающей генерацию полей свыше 100 MV/m.