Способ формирования электронного кольца

Способ формирования электронного кольца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i ц 683036

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.06.77 (21) 2501042/18-25 (51) М. Кл. -

Н 05Н li 02

Н 05Н 9/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (53) УДК 621.384,6 (088.8) Il0 делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

А. Н. Диденко, А. В. Петров, А. И. Рябчиков и В. А. Тузов (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С. М. Кирова с, (54) спосов фоРмиРовАния элкктРонного коль|А

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может найти применение для получения электронных сгустков большой плотности, в особенности сформированных в виде колец релятивист- 5 ских вращающихся электронов, необходимых, в частности, при разработке коллективных методов ускорения заряженных 12стиц и для плазменных исследований.

Известен способ формирования электрон- 10 ного кольца путем инжекции электронного пучка в постоянное поперечное магнитное поле (1).

При смещении орбиты, включающее возвращение электронов на инжектор, дости- 15 гается за счет изменения внешнего магнитного поля.

Известен также способ формирования электронного кольца путем пнжскцин сильноточного электронного пу lKB в постоянное поперечное магнитное поле (21.

Оба указанных способа формирования электронного кольца обладают существенным недостатком: число электронов в кольце ограничивается пространственным зарядом.

Целью изобретения является увеличение числа электронов в кольце.

Цель достигается тем, что после включения магнитного поля с помощью дополни- 30 тельных источников создают кольцевой и касательный к нему прямолинейный плазменные каналы, после чего снльноточный электронный пучок инжсктнруloT lio прямолинейному каналу.

В этом случае электронный пучок, распространяясь по прямолинейному плазменному каналу, удерживается вблизи последнего электростатическими силами поляризации и доходит до равновесной орбиты, радиус которой определяется внешним магнитным полем и размерамн кольцевого плазменного канала. B дальнейшем электронный пучок распространяется по кольцевому плазменному каналу, наличие которого обеспечивает компенсацию просгранственного заряда электронов и препятствует возникновению поперечных и радиальных колебаний в кольце.

На фиг. 1 схематично показано предложенное устройство, вид свор.,у; на фиг. 2— то же, вид спереди; на фпг. 3 — функцноíà Iüная cêåM à устройства.

Устройство содержит катушки 1 постоянного магнитного поля, ударные катушки 2, вакуумную камеру 3, кольцевой плазменный канал 4, прямолинейный плазменный канал 5, диафрагму 6, анод 7 элсктронного ускорителя, электрод 8 плазменной пушки, изолятор 9 плазменной пушки, катод 10

683036 ускорителя, патрубок 11 инжекции, схему

12 запуска, управляемые разрядники 13, конденсаторные батареи 14, 15, исто п ики

16 питания, пояса 17 Роговского, электронный ускоритель 18, элемент 19 задержки импульсов.

Устройство работает следующим ооразом.

В исходном состоянии все элементы устройства обесточены. В вакуумной камере создается давление P(10 — мм рт. ст. Сначала включаются питание катушек 1 постоянного магнитного поля и источники 16 питания для зарядки конденсаторных батарей

14, 15. После окончания зарядки конденсаторных батарей импульс напряжения со схемы 12 запуска подается на управляемые разрядники 13, которые после срабатывания подключают конденсаторные батареи к электроду 8 плазменной пушки и к ударным катушкам 2. Плазменная пушка создает поток плазмы, движущийся со скоростью -10 см/сск в направлении вакуумной камеры. Диаметр плазменного столба, распространяющегося в магнитном поле, ограничивается диафрагмой б. Диаметр отверстия в диафрагме меньше или равен диаметру катода 10. Диафрагма выполнена, например, из материала толщиной

10 мм. Такая толщина диафрагмы обеспечивает уменьшение размеров плазменного столба и не оказывает в то же время существенного влияния на электронный пучок.

При разрядкс конденсаторной батареи 15 на ударные катушки под действием ЗДС самоиндукции между катушками происходит пробой газа и образуется кольцевой плазменный канал 4. Геометрические размеры плазменного канала определяются формой и взаимным расположением катушек, а также давлением газа и параметрами конденсаторной батареи. Форма и взаимное расположение катушек выбирается таким образом, чтобы разряд происходил в области равновесной орбиты, а прямолинейный канал был касательным кольцевому. Импульсы тока разрядов, регистрируемые поясами 17 Роговского, поступают на запуск электронного ускорителя 18 через временную задержку 19 импульсов.

Таким образом ускоритель срабатывает только после создания прямолинейного н кольцевого плазменного l(BH370â, Эл KTронный пучок из ускорителя инжектируется в прямолинейный плазменный канал.

Под действием пространственного заряда пучка электроны плазмы покидают плазменный канал, оседая на металлические стенки установки, а положительный заряд ионов плазмы обеспечивает условия само1О

15 0

2д

4О

60 фокусировки сил ьноточного электронного пучка. При смещении электронного пучка относительно плазменного канала возникают электростатические поля поляризации, которые удерживают электронный пучок вблизи плазменного канала. Таким образом начальная точка пучка определяется совместным действием внешнего магнитного поля и электростатическими полями поляризации.

Такой способ формирования электронных колец обладает рядом преимуществ по сравнению с известным. Во-первых, этот способ позволяет увеличить интенсивность инжектируемого электронного тока, так как при инжекции пучка в плазму достигается быстрая нейтрализация пространственного заряда электронов. Поэтому в качестве инжектора можно использовать сильноточные наносекундные ускорители, величина электронного тока которых достигает 10 А. Во-вторых, отсутствие импульсных систем захвата электронов в кольце позволяет осуществлять многооборотный захват. В-третьих, способ позволяет формировать кольцо из немоноэнергетических электронов, что снижает требования, предьявляемые к инжектору. В-четвертых, этот способ формирования кольца обеспечивает поперечную устойчивость сформированного кольца за счет положительного заряда ионов плазмы.

Перечисленные преимущества способа позволяют увеличить число электронов в кольце до 10" и более, что значительно превышает число электронов в кольце, достигнутое в настоящсс время.

Формула изобретения

Способ формирования электронного кольца путем инжекции сильноточного релятивистского электронного пучка в постоянное поперечное магнитное поле, о т л и ч а ющееся тем, что, с целью увеличения числа электронов в кольце, после включения магнитного поля с помощью дополнительных источников создают кольцевой и касательный к нему прямолинейный плазменные каналы, после чего сильноточный электронный пучок инжектируют по прямолинейному каналу.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1, Венгров P. М. и др. «Труды 11 Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц», т. 1, М., «Наука», 1975.

2. Бараш Л. С. и др. О коллективном ускорителе тяжелых ионов отдела новых методов ускорения. ОИЛИ, Препринт Р9-7697, Дубна, 1974.

683036

Риг 1

Редактор И. Марковская

Заказ 179419 Изд. Хп 501 Тираж 945 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ипографня, пр. Сапунова, 2

Составитель Е, Медведев

Техред А. Камышникова

Корректоры: Е. Осипова и А. Гааахова