Импульсный ускоритель заряженных частиц Советский патент 1984 года по МПК H05H5/00 

|С

О) 4 Изобретение относится к сильноточным импульсным ускорителям и может быть использовано для получения пучкбв заряженных частиц с энергией до 10 Дж и длительностью до 10 с и более. Известны ускорители, в которых ис точником заряженных частиц является приэлектродная плазма. Движение этой плазмы приводит к замыканию межэлектродного зазора и ограничению длител ности пучка. Магнитная пробка, создаваемая с помощьюкатушки в област ускоряющего электрода, тормозит приэлектродную плазму, что позволяет увеличить длительность Cl 3. Недостатком такого ускорителя является сравнительно йизкая плотность тока, ограничиваемая межэлектродным зазором, который не может быть существенно меньше диаметра катушки, создающей.магнитную пробку (в противном случае не будет перепада величин магнитного поля в межэлект.родном зазоре) . Наиболее близким к изобретению яв ляется ускоритель заряженных частиц с магнитной изоляцией, содержащий катушку изолирующего магнитного поля источник импульсного напряжения и присоединенные к нему электроды, по кра ней мере один из которых имеет плазмообразующую поверхность С23. В уско ряющем зазоре приэлектродная плазма движется поперек изолирующего магнит ного поля, что приводит к существенному уменьшению скорости ее движения Однако значительное увеличение изолирующего магнитного поля в таком ускорителе не приводит к дальнейшему снижению этой скорости, что ограничнвает длительность пучка и является существенным недостатком, увеличение же зазора.приводит к снижению величи ны тока. Целью изо.бретения является увеличение тока заряженных частиц и его длительности. Цель достигается тем, что в импуль сном ускорителе заряженных частиц, содержащем катушку изолирующего магнитного поля, источник импульсного напряжения, подключенньш к цилиндрическому вакуумному диоду, у которого один из электродов имеет штазмообразующую поверхность, у поверхности электрода вне области вакуумного диода расположен концентратор магнитно го потока, вьтолненный в виде ферромагнитного сердечника, расположенного со стороны электрода с плазмообразуюгцей поверхностью. Цредлагаемое устройст.во позволяет создать в ускоряющем зазоре градиент магнитного поля, направленный на плазмообразующей поверхности в сторону противоположного электрода, что, как показал эксперимент, приводит к увеличению тока заряженных частиц и его длительности. Эффект, получаемый от применения предложенного устройства, объясняется подавлением ряда гидродинамических неустойчивостей плазмы в магнитных полях с аксиальной симметрией, возрастающих в направлении распространения плазмы, движущейся поперек магнитного поля. На чертеже приведена схема импульсного ускорителя заряженных частиц. Ускоритель содержит катушку 1 изолирующего магнитного поля, источник 2 импульсного напряжения и подсоединенные к нему электроды 3, один из которых имеет плазмообразующую поверхность 4, концентратор .5, создает градиент магнитного поля, направленньй от плазмообразующей поверхности в сторону противоположного электрода. В качестве концентратора в данном варианте применен сердечник из ферромагнитного материала.Возможны и другие варианты вьтолнения концентратора. В ускорителях со стационарным- (или медленно меняющимся) магнитным полем напряженностью до 20 кЭ возможно изготовление сердечника, например, из стали марки Ст-3. Толщина сердечника должна удовлетворять условию , где 1i - величина ускоряющего зазора. Ускоритель работает следующим обазом. При включении катушки 1 в усоряющем зазоре возбуждается изолиующее магнитное поле. В результате эканирующего действия концентратора 5 напряженность магнитного поля вблизи плазмообразующей поверхности будет менье, чем у поверхности противоположного электрода. Цосле этого от источника 2 поают импульс напряжения на электроды 3, на плазмообразующей поверхности. 4 образуется приэлектродная плазма (в результате поверхностного пробоя, электродной бомбардировки, взрывной эмиссии электронов и т.д.) Вблизи поверхности 4 приэлектродная плазма находится в сравнительно слабом маг31022641- , . 4

нитном поле .и имеет высокую плотность. Устройство позволяет увеличить При расширении плазмы в сторону про-ток пучка заряженных частиц и его длитивоположного электрода ее плотностьтельность, т.е. передавать пучку больуменьшается, и она попадает в областьшую часть зиергии, запасенной в источболее сильного йагнитного поля, в ре-5-нике питания. В предварительных экспезультате чего скорость ее.движенияриментах на электронном ускорителе с снижается. Частичное заполнение магнитной изоляцией применение магускорянлцего зазора плазмой при-нитопроводящего слоя на катоде приводит к увеличению тока пуч- вело (при неизменности остальных ка, а снижение скорости дви- условий) к одновременному увеличению жения плазмы- к увеличению еетока электронного пучка и его длителЬ.длительности.ности в 1,5 раза.

1. ИМПУЛЬСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий кат ку изолирующего магнитного поля, точник импульсного напряжения, по ключенньй к цилиндрическому вакуумно му диоду, у которого один из электродов выполнен с плазмообразуклцей поверхностью о тли чающийся тем, что, с целью увеличения тока и длительности импульса заряженных час тиц, у поверхности злектрода вне области вакуумного диода расположен концентратор магнитного потока. 2. Ускоритель по п. 1, отличающийся тем, что ; концентратор магнитного потока выполнен в виде ферромагнитного сердечника, расположенного со стороны злектрода р плазМОобразующей поверхностью.