Запевалов Владимир Евгеньевич

Теоретическое и экспериментальное исследование электронно-волновых процессов в мощных электронных приборах, а также разработка гиротронов для управляемого термоядерного синтеза, спектроскопии и технологических приложений.

• 1972 – окончил Горьковский государственный университет (ГГУ), радиофизический факультет, специальность «радиофизика». Дипломную работу выполнял в Ленинградском институте ядерной физики (ЛИЯФ АН СССР), в г. Гатчина по теме связанной с исследованием фазового перехода в магнито-разбавленных сплавах палладий-железо с помощью медленных поляризованных нейтронов.
• 1985 – защитил кандидатскую диссертацию в ГГУ.
• 2008 – защитил докторскую диссертацию. Докторская диссертация посвящена проблемам повышения эффективности генерации мощных гиротронов.

Руководство работами студентов и аспирантов ННГУ

После окончания ГГУ работал в Горьковском государственном университете, а с 1985 и до текущего момента работает в Институте прикладной физики Академии наук СССР (в настоящее время ИПФ РАН).
Заведующий лабораторией гиротронов для управляемого термоядерного синтеза. Научные визиты в разные страны и во многие университеты и институты, наиболее длительные и многократные визиты в фирму ВАРИАН (ныне CPI - США), в фирму Дженерал Атомик (США), Макс Планк Институт физики плазмы (Гархинг, Германия), Франкфуртский университет (Франкфурт на Майне, Германия), Японский институт исследований атомной энергии (JAERI- Япония), Университет Фукуи (Япония), Технологический институт Карсруэ (ранее Исследовательский центр Карсруэ, Германия).

медаль ВДНХ СССР. 2011 – лауреат премии правительства РФ в области науки и техники. Руководство и участие в грантах INTAS, РФФИ, РНФ

Основные достижения (в сотрудничестве с разными соавторами)

1. Предложен метод анализа взаимодействия мод в гироприборах, основанный на изучении модовых карт (областей генерации по магнитному полю).
2. Показано, что конкуренция со стороны мод, синхронных с электронным пучком на основном циклотронном резонансе, является основным фактором, ограничивающим выходную мощность излучения на второй гармонике гирочастоты. Подавление указанных паразитных мод существенно увеличивает стабильность колебаний и способствует повышению мощности гиротронов на второй гармонике.
3. Обнаружен эффект катодной неустойчивости в магнетронно-инжекторных пушках гиротронов и выработаны рекомендации для подавления его развития.
4. Разработана методика экспериментального исследования винтовых электронных пучков с использованием добавочной диафрагмы, помещенной в нарастающее магнитное поле. Методика позволяет сравнивать характеристики пучков при наличии и отсутствии электронов, отраженных от магнитного зеркала и захваченных в адиабатическую ловушку. Продемонстрировано, что отраженные электроны оказывают существенное влияние на характеристики формируемых пучков. Разработанная методика использована при оптимизации электронно-оптических систем мощных гиротронов.
5. Предложены (2 А.С.) и исследованы гиротроны с дополнительными поглощающими или излучающими электронными пучками (многолучевые гиротроны), в которых реализуется высокая степень электронной селекции мод. При использовании дополнительного излучающего пучка получена выходная мощность генерации около 1 МВт на второй циклотронной гармонике.
6. Экспериментально и теоретически показано, что использование гиротронов на связанных резонаторах с трансформацией мод (СРТМ) не только обеспечивает высокую степень селекции мод, но и способствует повышению КПД и снижению уровня омических потерь в резонаторе. Предложено дальнейшее развитие концепции СРТМ в виде многоступенчатых и эшелетных резонаторов.
7. Экспериментально продемонстрирована возможность селективного возбуждения мод на третьей-пятой гармониках гирочастоты при использовании в гиротроне приосевого винтового электронного пучка даже при умеренных энергиях частиц. Гиротрон был использован с магнитной системой с полем около 1 Тл на основе постоянного магнита с дополнительной катушкой.
8. Продемонстрирована эффективная и стабильная работа гиротронов на очень высоких объемных модах резонаторов (например, TE25.10). Использование таких высоких мод позволило обеспечить мегаваттный уровень мощности непрерывной генерации.
9. Продемонстрирована эффективность использования рекуперации остаточной энергии электронов в мощных гиротронах. Рекуперация значительно повышает КПД и одновременно упрощает решение проблемы охлаждения коллекторов и источников питания. Для коаксиального гиротрона предложена «естественная» схема рекуперации, не требующая изменения конструкции и перспективная для повышения КПД и управления параметрами выходного излучения.
10. Предложены и разработаны прототипы высокоэффективных длинноимпульсных и непрерывных гиротронов миллиметрового диапазона длин волн, нашедшие широкое применение в плазменных исследованиях и разработке перспективных технологических процессов.
11. Предложена концепция технологических гиротронных комплексов на основе гиротронов на 2й гармонике гирочастоты и разработан головной образец комплекса (30ГГц/10кВт). Комплекс был поставлен в Технологический центр г.Карлсруэ (теперь KIT), (Германия) где более 20 лет используется для технологических исследований.
12. Показано теоретически и экспериментально, что релятивистские гиротроны, вопреки распространенному заблуждению, могут иметь высокий КПД. На этой основе созданы релятивистские гиротроны см и мм диапазонов многомегаваттного уровня мощности.
13. Создан (совместно с НПП «ГИКОМ»), не имеющий аналогов на момент создания, 300 ГГц гиротрон с выходной мощностью около 3 кВт в непрерывном режиме (2005г) для работы в «сухом» криомагните с магнитным полем 12 Тл. Гиротрон был поставлен в университет г.Фукуи, (Япония) где использовался для технологических и медико-биологических исследований.
14. Обнаружен эффект послерезонаторного взаимодействия в гиротроных (ACI) и исследовано его влияние на эффективность гиротронов, в том числе и с рекуперацией остаточной энергии отработанного электронного пучка.
15. Создан (совместно с НПП «ГИКОМ»), первый в мире гиротронный комплекс для ДЯП ЯМР на основе 258/264 ГГц гиротрона на второй гармонике гирочастоты с выходной мощностью около 100 Вт с высокой стабильностью выходных характеристик в непрерывном режиме (2009г). Комплекс был поставлен в университет г.Франкфурт на Майне, (Германия) где используется для ДЯП ЯМР химических и медико-биологических исследований.
16. Предложены новые варианты коллекторов (2 патента) для мощных электронных приборов с повышенной скоростью сканирования.