Лаборатория электродинамики


нестационарных и нелинейных сред
 Тюхтин Андрей Викторович, заведующий лабораторией

Лаборатория электродинамики нестационарных и нелинейных сред ведет свою истрию с начала 60-х годов, когда на кафедре радиофизики под руководством доцента В.Н.Красильникова образовалась научная группа, которая в 1973 была преобразована в лабораторию.
Владимир Николаевич Красильников (4 апреля 1932г. – 4 мая 2000г.) был бессменным руководителем лаборатории вплоть до последних дней своей жизни. Как ученый и педагог он сформировался в Ленинградском университете. Закончив в 1955 году физический факультет, он поступил в аспирантуру и в 1959 г. защитил кандидатскую диссертацию, посвященную теории нестационарных процессов в тонких вибраторах. На несколько последующих лет главной темой его научной работы становятся акустические проблемы. В те же годы в сфере интересов В.Н.Красильникова оказывается электродинамика нестационарных сред. Многие из полученных в этом направлении результатов вошли в его докторскую диссертацию (1971) и в монографию "Параметрические волновые явления в классической электродинамике" (1996). В 70-е – 90-е годы под его руководством  были выполнены также циклы работ в других областях физики волновых процессов. В.Н.Красильников является автором примерно 90 публикаций, под его руководством были защищены 16 кандидатских и 2 докторских диссертации. Профессор В.Н.Красильников в разные годы читал ряд весьма разнообразных лекционных курсов, среди которых “Нелинейные колебания и волны”, “Распространение звука в океане”, курс по истории физики колебаний и волн и другие. Более тридцати лет он был членом редколлегии журнала “Известия вузов. Радиофизика”.
С 1981 по 1993 годы В.Н.Красильников был проректором Санкт-Петербургского университета по научной работе. На этом посту он много сделал для поддержки вузовской науки в резко меняющихся социальных условиях. Так, система грантов Госкомвуза возникла во многом благодаря его усилиям, он же стал ее первым руководителем. Характерным для него было стремление помочь талантливым людям, независимо от области их деятельности (к примеру, в 80-е годы он оказал активную поддержку известному историку Л.Н.Гумилеву). Несмотря на множество административных забот, В.Н.Красильников и в эти годы продолжал активную творческую деятельность, руководил работой сотрудников и аспирантов лаборатории.

* * *

Одним из основных направлений работы сотрудников лаборатории были исследования электромагнитных явлений, вызванных мощными импульсами ионизирующих излучений рентгеновского и гамма-диапазонов (В.Н.Красильников, В.Л.Авраменко, В.В.Борисов, Э.Г.Доильницина, Ю.Б.Журавлев, А.В.Мананкова, Е.Л.Силаков). Как в СССР, так и за рубежом подобные исследования начали бурно развиваться в первой половине 60-х годов. В 60-е – 80-е годы был проведен анализ процессов, происходящих за фронтом ионизации, и  исследованы генерируемые при этом поля излучения. В 90-е годы исследовался и другой механизм возбуждения электромагнитного поля в ионосфере, связанный с быстрым прогревом тонкого слоя среды (В.Н.Красильников, Ю.К.Архипенко). Изучались также электромагнитные эффекты, которые вызываются инжекцией электронов с поверхности проводящих тел, происходящей под воздействием рентгеновского излучения (В.Н.Красильников, Э.Г.Доильницина).
Решение задач о генерации электромагнитных полей потоком ионизирующего излучения послужило толчком для исследований параметрических волновых явлений, которые в основном были проведены в 60-е и 70-е годы (В.Н.Красильников, В.А.Класс, В.Л.Авраменко и др.). В частности, было дано геометрооптическое описание электромагнитных полей, создаваемых бегущими волнами тока, и сформулирован принцип кажущегося положения границы раздела. Был разработан метод разложения полей по нестационарным сферическим и цилиндрическим волнам, решены задачи дифракции на сфере и цилиндре переменного радиуса, проанализированы параметрические явления в резонаторах с колеблющимися границами.
Параллельно с исследованием задач нестационарной электродинамики, в 60-е годы проводилось изучение распространения звука в океане с ледовым покровом (В.Н.Красильников, С.А.Войцеховская, И.П.Коновалюк и др.). Для описания влияния трещины или спая двух ледовых полей В.Н.Красильниковым был введен в рассмотрение новый класс гидродинамических задач, названных гранично-контактными. Эти исследования имели важные приложения в гидролокации. С другой стороны, они вышли далеко за рамки исходных задач, породив новое направление в акустике.
С начала 80-х годов одним из направлений научной работы лаборатории стали задачи рассеяния электромагнитных полей проводящими структурами в движущихся средах (В.Н.Красильников, А.В.Тюхтин). Изучалась также проблема взаимодействия электромагнитных волн с периодическими структурами в средах со сложными свойствами, исследовались некоторые другие задачи. В 2000 году А.В.Тюхтин защитил докторскую диссертацию, а в 2001 году цикл его работ был отмечен первой премией Ученого Совета ФУНЦ. С 2000г. А.В.Тюхтин является заведующим лабораторией. Им разработан и читается ряд лекционных курсов для магистрантов кафедры радиофизики.
Значительную роль в научной деятельности лаборатории во второй половине 80-х и в начале 90-х годов играли исследования некоторых типов нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих волновые процессы во многих физически интересных ситуациях (В.Д.Липовский, Е.Ш.Гутшабаш и др.). Основные усилия были сосредоточены на развитии и применении идей и техники метода обратной задачи теории рассеяния. Полученные сотрудниками лаборатории результаты получили признание у специалистов в области нелинейных задач математической физики.
В период с 1985 по 1999 годы проводились также исследования полей в нерегулярных волноводах и в клиновидных структурах  (А.Д.Авдеев и др.). Подобные задачи относятся к числу наиболее трудных в теории дифракции. А.Д.Авдеевым был внесен значительный вклад в развитие  математических методов их решения,  получено большое количество конкретных результатов, относящихся к задачам о многомодовом нерегулярном волноводе, о береговом клине и другим. Лишь трагическое стечение обстоятельств помешало ему завершить работу над докторской диссертацией.
В последние годы одним из направлений работы лаборатории было исследование сложных антенных систем в присутствии проводящих сред (Г.Н.Крылов, докторская диссертация 1992г.). Развитые при этом методы и алгоритмы оказались эффективными также и при исследовании ряда проблем, лежащих на стыке радиофизики и экологии. К примеру, они были использованы при решении задач электромагнитной томографии крупномасштабных облачных образований.
Кроме перечисленных направлений работы, в разные годы сотрудники, докторанты и аспиранты лаборатории вели исследования и в других областях, к которым относятся следующие:
- Исследование распространения электромагнитных волн в ионосфере (А.О.Овчинников, В.И.Романова);
- Исследование генерации внутренних гравитационных волн в атмосфере и их трансформации в магнитогидродинамические волны (В.Н.Красильников, И.Н.Дробязко, Э.Г.Доильницина);
- Исследование ускорения заряженных частиц в диэлектрических волноведущих структурах с помощью метода кильватерного поля (А.Д.Канарейкин);
- Исследование проникновения электромагнитных полей в многослойные и сетчатые экраны различной формы (В.Н.Красильников, В.Л.Авраменко, Н.П.Бахарева, Ю.Б.Журавлев, А.В.Тюхтин).
За время существования лаборатории ее сотрудники, докторанты и аспиранты защитили 11 кандидатских и 3 докторских диссертации. Было опубликовано около 250 научных трудов, в том числе 3 монографии, написано более 50 отчетов по договорам. Проводимые в лаборатории работы были поддержаны рядом грантов РФФИ и  министерства образования.

* * *

Состав лаборатории в настоящее время (январь 2003 г.)

Тюхтин Андрей Викторович, заведующий лабораторией, доктор физ.-мат. наук, профессор;
Крылов Георгий Николаевич, ведущий научный сотрудник, доктор физ.-мат. наук;
Журавлев Юрий Борисович, научный сотрудник;
 

 

* * *

Основные направления работы лаборатории в настоящее время

1. Исследование излучения и дифракции электромагнитных волн при учете относительного движения источника (или рассеивающего объекта) и окружающей его среды.
2. Исследование генерации электромагнитных полей при быстром прогреве слоя замагниченной плазмы.
3. Исследование некоторых задач электромагнитной томографии, в том числе с целью создания системы мониторинга крупномасштабных облачных образований.
4. Исследование электромагнитных характеристик периодических структур в средах со сложными свойствами.

* * *

Некоторые из публикаций сотрудников лаборатории в последние годы

1. Красильников В.Н. Параметрические волновые явления в классической электродинамике. Спб.: Изд-во СПбГУ, 1996г. 300с.
2. Красильников В.Н. Задачи излучения и дифракции волн. Сборник работ. Спб.: Изд-во СПбГУ, 2002г.
2. Тюхтин А.В. Дифракция электромагнитных волн на полуплоскости, расположенной в движущейся холодной плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т.41. №4. С.475-494.
3. Тюхтин А.В. Рассеяние электромагнитных волн сплошными и сетчатыми экранами в движущихся средах // Электромагнитные волны и электронные системы. 1999. Т.4. №1. С.33-48.
4. Красильников В.Н. Принцип кажущегося положения // Электромагнитные волны и электронные системы. 1999. Т.4. №1. С.71-83.
5. Доильницина Э.Г.,  Журавлев Ю.Б., Архипенко Ю.К., Тюхтин А.В. // Исследование проблем электродинамики нестационарных и движущихся сред в радиофизической школе СПбГУ // Сборник «Проблемы дифракции и распространения волн». Вып.28. Изд. СПбГУ, 2000г. С.249-267.
6. Вербин Ю.П., Ивлев Л.С., Крылов Г.Н. Возможности и средства томографического дистанционного контроля слабо выраженных крупномасштабных облачных образований в диапазоне длинных и сверхдлинных радиоволн // В кн. "Краткосрочные предвестники землятрясений и чрезвычайных ситуаций". СПб, Русское географическое общество, 2001 г. С.17-31.
7. Вербин Ю.П., Крылов Г.Н., Зарх А.З. Проблема обнаружения электромагнитных предвестников землятрясений в диапазоне очень низких частот // В кн. "Краткосрочные предвестники землятрясений и чрезвычайных ситуаций". СПб, Русское географическое общество, 2001 г. С.90-113.
8. Доильницина Э.Г., Журавлев Ю.Б., Тюхтин А.В. Поля безвихревого источника и анаполя в движущейся недиспергирующей среде // Вестник СПбГУ. Серия 4. 2001 г. № 4. С.19-27.
9. Тюхтин А.В. Усредненные граничные условия для системы параллельных проводов в движущейся среде // Радиотехника и электроника. 2002. Т.47. №3. С.281-288.
 
 Основные публикации за период 1998 – 2008 гг. 

 

1. Тюхтин А.В.  Дифракция электромагнитных волн на полуплоскости, расположенной в движущейся холодной плазме  //  Изв. вузов. Радиофизика,  т.41 (4), с.475 - 494  (1998).    

English version:  Tyukhtin A.V.  Diffraction of electromagnetic waves by a half-plane located in a moving cold plasma  //  Radiophysics and Quantum Electronics,  v.41 (4), p.314 - 328  (1998).

 

2. Тюхтин А.В.  Рассеяние электро­магнитных волн сплошными и сетчатыми экранами в дви­жущихся средах  //  Электромагнитные волны и электрон­ные сис­темы,  т.4 (1), с.71 - 83  (1999).   

English version:  Tyukhtin A.V.  Scattering of electromagnetic waves by continuous and grid screens in moving media  //  Telecommunications and Radio Engineering (English translation of Elektrosvyaz and Radiotekhnika),  v.54 (10-12), p.69 - 84  (2000).  

 

3. Тюхтин А.В.  Усредненные граничные условия для системы параллельных проводов в движущейся среде  //  Радиотехника и электроника,  т.47 (3), с.281 - 288  (2002).   

English version:  Tyukhtin A.V.  Averaged boundary conditions for a system of parallel wires in a moving medium  //  Journal of Communications Technology and Electronics,  v.47 (3), p.253 - 259  (2002).

 

4. Доильницина Э.Г., Тюхтин А.В.  Особенности полей излучения некоторых источников в досветовом потоке недиспергирующей среды  //  Изв. вузов. Радиофизика, т.46 (1), с.21 - 30  (2003). 

English version:  Doil'nitsyna E.G., Tyukhtin A.V.  Features of radiation fields of some sources in a subluminal flow of a nondispersive medium  //  Radiophysics and Quantum Electronics, v.46 (1), p.20 - 28  (2003).

 

5. Доильницина Э.Г., Тюхтин А.В.  Энергетические характеристики волновых полей элементарных осцилляторов в недиспергирущей среде, движущейся с досветовой скоростью  //  Изв. вузов. Радиофизика,  47 (4), с.301 - 310  (2004). 

English version:  Doil'nitsyna E.G., Tyukhtin A.V.   Energy characteristics of wave fields radiated from elementary oscillators in a nondispersive medium moving with subluminal velocity  //  Radiophysics and Quantum Electronics,  47 (4), p.268 - 275  (2004).

 

6. Тюхтин А.В.  Взаимодействие электромагнитных волн с системой параллельных проводников с малым периодом в киральной изотропной среде  //  Радиотехника и электроника,   49 (6), с.697 - 701  (2004). 

English version:   Tyukhtin A.V.  Interaction between electromagnetic waves and a system of parallel conductors with a small Period in a chiral isotropic medium  //   Journal of Communications Technology and  Electronics,  v.49 (6), p.654 - 657  (2004).

 

7. Тюхтин А.В.  Энергетические характеристики излучения осциллирующих диполей, движущихся в недиспергирующей среде и в холодной плазме   //  Журнал технической физики,  т.74 (8), с.67 - 73  (2004). 

English version:  Tyukhtin A.V.  Energy characteristics of radiation of oscillating dipoles moving in a nondispersive medium and a cold plasma  //  Technical Physics,  v. 49 (8), p.1021 - 1027  (2004).  

 

8. Тюхтин А.В.  Излучение движущегося заряда в волноводе с диэлектриком, обладающим резонансной дисперсией  //  Письма в журнал технической физики,  т.30 (14), с.68 - 74  (2004). 

English version:  Tyukhtin A.V.  Radiation of a charge moving in a waveguide filled with a dielectric medium possessing resonance dispersion  //  Technical Physics Letters,  v. 30 (7), p.605 - 608 (2004).

 

9. Тюхтин А.В.  Излучение заряда, движущегося в волноводе с резонансно диспергирующим диэлектрическим слоем  //  Письма в журнал технической физики,  т.31 (4), с.37 - 43  (2005). 

English version:  Tyukhtin A.V.  Radiation of a charge moving in a waveguide with a resonantly dispersive dielectric layer  //  Technical Physics Letters,  v. 31 (2), p. 150 - 153  (2005).

 

10. Тюхтин А.В.  Энергетические характеристики излучения осциллирующего диполя, движущегося в диэлектрике с  резонансной дисперсией  //  Журнал технической физики, т.75 (8), с.121-125 (2005). 

English version:  Tyukhtin A.V.  Energy characteristics of radiation from an oscillating dipole moving in a dielectric medium with resonant dispersion  //  Technical Physics,  v. 50 (8), p.1084 - 1088  (2005). 

 

11. Kanareykin A.D., Tyukhtin A.V.  Analysis of multimode wakefield generation in accelerating structures with conductive dielectric loading  //  Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A,  v.558 (1), p.62 - 65  (2006).

 

12. Галямин С.Н., Тюхтин А.В.  Взаимодействие точечных зарядов, движущихся в резонансно диспергирующем диэлектрике  //  Вестник СПбГУ. Сер.4, Вып.1, с.21 - 30 (2006).

 

13. Иванов Н.В., Тюхтин А.В.  Об усилении излучения пучка заряженных частиц, движущихся в волноводе со слоем активной среды  //  Письма в журнал технической физики,  т.32 (10), с.68 - 75  (2006).

English version:  Ivanov N.V., Tyukhtin A.V.  Amplification of the radiation of a bunch of charged particles moving in a waveguide lined with an active dielectric medium  //  Technical Physics Letters,  v.32 (5), p.449 - 452  (2006).

 

14. Doil’nitsyna E.G., Tyukhtin A.V.  Energetic characteristics of radiation of oscillating dipoles traveling in some dispersive and moving media  //  International Journal of Geomagnetism and Aeronomy,  v.6, GI2008, doi:10.1029/2005GI000115  (2006).

 

15. Доильницина Э.Г., Тюхтин А.В.  О потерях энергии диполей, перемещающихся относительно движущейся среды  //  Известия вузов. Радиофизика,   т.49 (6), c.502 - 512  (2006).

English version:   Doil’nitsina E.G., Tyukhtin A.V.  Energy losses of dipoles traveling relative to a moving medium  //  Radiophysics and Quantum Electronics,  v.49 (6), p. 453 - 462  (2006).

 

16. Доильницина Э.Г., Тюхтин А.В.  О мощности излучения осцилляторов, перемещающихся в движущейся среде  //  Известия вузов. Радиофизика,  т.50 (4), с.316 - 328  (2007).

English version:  Doil’nitsina E.G., Tyukhtin A.V.  Radiated power of oscillators traveling in a moving medium  //  Radiophysics and Quantum Electronics,  v.50 (4), p.287 - 298  (2007).

 

17. Тюхтин А.В., Галямин С.Н.  Об излучении Вавилова-Черенкова в активных бирезонансных средах  //  Письма в журнал технической физики,  т.33 (15), с.7 - 14  (2007).

English version:  Tyukhtin A.V., Galyamin S.N.  Vavilov-Cherenkov Radiation in Active Biresonant Media  //  Technical Physics Letters,  v.33 (8), p.632 - 635  (2007).

 

18. Tyukhtin A., Kanareykin A., Schoessow P.  Wakefields generated by electron beams passing through a waveguide loaded with a slightly dispersive active medium  //  Physical Review STAB,  v.10, p.051302-1 - 6  (2007). 

 

19. Tyukhtin A.V., Antipov S.P., Kanareykin A., Schoessow P.  Applications of Cherenkov radiation in dispersive and anisotropic metamaterials to beam diagnostics  //  Proceedings of the 22-nd Particle Accelerator Conference (PAC07). Albuquerque, New-Mexico, USA, 2007.  P.4156 - 4158.

 

20. Tyukhtin A.V.  On application of Cherenkov radiation in presence of dispersive anisotropic materials to diagnostics of ultrarelativistic beams  //  Proсeedings of the 11-th European Particle Accelerator Conference (EPAC08). Genoa, Italy, June 23 - 27, 2008.  P.1302 - 1304.

 

21. Тюхтин А.В.  Об определении энергии заряженных частиц, движущихся в волноводе с анизотропной диспергирующей средой  //  Письма в журнал технической физики,  т.34 (20), с.51 - 58 (2008).

English version:  Tyukhtin A.V.  Determining the Energy of Charged Particles Moving in a Waveguide Filled with an Anisotropic Dispersive Medium  //  Technical Physics Letters,  v.34 (10), p.884 - 887 (2008).

 

22. Tyukhtin A.V., Galyamin S.N.  Vavilov-Cherenkov radiation in passive and active media with complex resonant dispersion   //   Physical Review E,  v.77,  p.066606 - 1 - 8   (2008).

 

Учебные пособия

 

1. Ременец Г.Ф., Жевелев В.В., Яневич Ю.М., Павлейно М.А., Тюхтин А.В., Грачев Б.Е., Дружинин Г.А., Елизаров Б.В.  Колебательно-волновые процессы.  Описание лабораторных работ.  Учебно-методическое пособие.   СПб, СПбГУ, 2003.  76 с.

 

2. Тюхтин А.В.  Электромагнитное излучение заряженной частицы, движущейся в изотропной среде.  Учебное пособие.   СПб., изд-во СПбГУ,  2004.  48 с.

 

3. Тюхтин А.В.  Электромагнитные волны в движущейся недиспергирующей среде.  Учебное пособие.   СПб., изд-во СПбГУ, 2004.  28 с.