Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов Советский патент 1978 года по МПК H05H7/08 

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц, а именно к устройствам для получения электронных сгустков I большой плотности,, в особенности сформированных в виде колец ре- лятивистски вращающихся электронов, необ ходимых, в частности,: при разработке кол лективны;. методов ускорения заряженных частиц, для плазменных исследований. Известно устройство для формирований сильноточного 1сольца релятивистских элек тронов, в котором магнитное поле, управляющее движением самофокусирующегося пучка релятивистских eKTpOHOBjj создаер ся током, наводимым самим пучком в металлическом экране. В этом устройстве самофокусирующийся пучок релятивистских электронов от сильноточного инжектора инжектируется в кольцевую вакуумную камеру, обечайк. которой представляет собой металличесский экран, В случае импульсных сильноточнь1Х электронных пучков, характеризующихся большой сксфостью нарастания ), тока (порядка 1О - 10 в метал- ЛИческом экране возбуждаются вихревые токи, которые и приводят к отталкиванию пучка от экрана н образовению равновеслой орбиты. В таком устройстве быстрого 1затухания вихревых токов отталкивающее действие металлического экрана проявляет ся короткое время . В приведенном экспе рименте это время составляет величину порядка 20О мс и оказывается недостаточным для захвата сильноточного кольiia релятивистских электронов в процесс ускорения - этапе, необходимом при кол1пективном ускорении заряженных частиц,, или для эффективного нагрева плазмы в термоядерных установках. В модификации этого устройства длительное время жкэни электронного кольца достигается тем, что отражающий экран, заземленный в одной точке, выполнен разомкнутым, а к концам его через инду тивность подключен генератор импульсов iroKa. Цель иаобретения - обеспечить захват и удержание в течение длительного времени самофокусирующегсжя пучка релятйвист ских электронов на равновесной замкнутой орбите. Это достигается тем, что в центре камеры расположен цилиндрический ферромаГ нитный сердечник. В устройстве использован эффект притяжения сильноточного самофокусирующе- 1ГОСЯ пучка релятивистских электронов ферромагнитной поверхности наряду с иэвест эффектом отражения такого пучка от проводящей немагнитной поверхности. Притягивающее действие ферромагни-р ной поверхности проявляется после того,, как в ней затухают Ьихревые токи и в дальнейшем от времени не зависит., Ком-. бинация цилиндрического немагнитного про водящего отражающего экрана с цилиндрическим ферромагнитным сердечником, расположенным коаксиально с акраном, обео печивает движение самофокусирующегося пучка релятивистских электронов, инжек-t тируемого по касательной в зазор между отражающим экраном и сердечником, по равновесной орбите в этом зазоре. Время жизни сформированного самофокусируюшегося сильноточного кольца релятивистских электронов определяется продесс и« И рассеяния электронов на остей точном газе и в условиях самофокусиро&ч ки пучка составляет lO-lOO мкс. На чертеже показано предлагае мое устройство. Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов .состоитиз вакуумной камеры1,вкотсфсй расположен цилиндрический немагнитный проводящий отражающий экран 2. Вакуумная камера 1 соединена с сильноточнь1М инжектором 3 релятивистских электронов Внутри вакуумной камеры 1 коаксиапьно с экраном 2 расположен цилиндрический ферромагнитный се аечвяа 4. Ивжекция самофокусирующегося глектронного пучка 5 осуществляется через касательный патрубок вакуумной камеры 1 вэазф между экраном 2 и сердечником 4. Размеры вакуумной камеры 1, немагнитного проводя1 дего отражающего экрана 2, который выполняют, например из меди или алюминия, (ферромагнитного сердечника 4 зависят от максимальной энергии зиектронов на выходе инжектора 3, в качестве которого, например, используют сильноточный наносекундный ускоритель, скорости нарастания, амплитуды ток1а инжекиии и могут изменяться в широких йределах, В вакуумной камере 1 поддерживают давление, 6беспечиваюш.ее самофокусиров±у пучка. Ори инжекции самофокусирующегося эдектронного пучка 5 от сильноточ:ного инжектора 3 релятивистских зпектро:нов в зазор между цилиндрическим ферро|магнитным сердечником 4 и немагнитным проводящим отражающим экраном 2, раопопоженными в вакуумной камере 1, в экране 2 и сердечнике 4 возникают )ревые тсжи. Из-за меньшей проводимости сердечника 4 вихревые токи, меньшие, чем в отражающем экране 2, по амплитуде, затухнут в сердечнике 4 раньше, чем в немагнитном проводящем отражающем |экране 2. Таким образом, движение са юфокусируюшегося электронного пучка 5 вокруг сердечника 4 по равновесной замкнутой орбите обеспечено вначале отталкиНваюшим действием немагнитного лровод -, щего отражающего экрана 2, а затем притягивающим действием цилиндрическогб ферромагнитного i сердечника 4. Отсутствие катущек для создания внешнего магнитного поля, удер киваюшего элея ;тронный пучоя На замкнутой равновесной орбите, ин4и1ектора и схем питания катушек и инфпектора значительно упрощает устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов. рмула изобретения УстрЫ1ство для формирования сильноочню о кольца релятивистских электронов, одержащее инжектор апектронов, вакуум ые камеры в цилиндрический немагнитный роводяпшй отражающий зкрав, о т л я ающееся тем, что, с целью захата и удержания в течецио длительного ремени самофокусирующегося пучка реятивистских электронов на равновесной амкнутой орбите, в центре камеры расоложен цилиндрический ферромагнитный ердечник..