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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОТОЧНОГО КОЛЬЦА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ

36О65284

Однако из-за быстрого затухания вих- В тороидальной камере 3 устанавпиваетревьгх токов отталкивающее действие метаппического экрана проявляется не- долго и оказьгоаётся недостаточным для захвата сильноточного кольца релятивист- s

ских электронов на этапе ускорения, что необходимо для коллективного ускорения заряженных частиц или эффективного нагрева плазмы в термоядерных установках.

Цепь изобретения - обеспечение длитеиьного удержания сильноточного релятивистского эпектронного пучка.

Это достигается тем, что внутри отражающего экрана коаксиально с ним на равновесной , орбите устанавливается за- 15 ную попневвая газом диэлектрическая тороидаль ная камера. Мапый радиус тора выбирает ся равным или меньшим радиуса катода инжектора.Сочетание цилиндрического немагнитного проводящего отражающего экрана с диэпек7рической тороидальной камерой, расположенной внутри экрана коаксиально с последним, обеспечивает движение самофокусирующегося пучка релятивистских электронов по равновесной орбите, определенной тором. Тороидальную камер выполняют, например, из майлара, полиэтилена и т. д. На чертеже схематично показано предлагаемое устройство. Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электроно содержит вакуумную камеру 1, в которой расположен цилиндрический немагнитный проводящий отражающий экран 2, а внутр экрана, коаксиально с ним на равновесной орбите - диэлектрическая тороидальная камера 3. Инжекция самофокусирующегося электронного пучка осуществляет ся от сильноточного инжектора через ин- жекционный патрубок 4 по касательному патрубку 5 тороидальной камеры. Размеры вакуумной камеры 1 немагнитного проводящего экрана 2, который выполняют, например, из меди, зависят от максимальной энергии электронов на выходе инжектора, скорости нарастания амплитуды тока инжекции и могут изменяться в щироких пределах. В Качеств инжектора используют, например, сильно точный наносекундный ускоритель. Малый радиус тороидальной камеры выбира ся равным или меньшим радиуса катода 6 инжектора релятивистских электронов. Устройство работает следующим обра зом. В вакуумной камере 1 поддерживается давление меньше 10 мм- рт. ст

ся давление, обеспечивающее самофокусировку и транспортировку эпектронного пучка (например, для воздуха это- дав-

жекции самофокусирующегося электронного пучка от сильноточного инжектора релятивистских электронов в экране 2 возникают вихревые токи, обеспечивающие движение сильноточного релятивистского электронного пучка вблизи равновесной орбиты, т. е. по диэлектрической тороидальной камере. Электроны пучка, эмиттируемые катодом 6, проходя через анодление равно 0,1-1 мм рт. ст.). При инфольгу 7, транспортируются по касательному патрубку 5- тороидальной камеры. Электроны пучка ионизируют остаточный газ в диэлектрическом торе, образуя плазменный канал. Диэлектрическая стенка тороидальной камеры выбирается такой, что вторичные электроны плазмы, выбрасьгеаемые из канала под действием электростатического поля пространственного заряда электронного пучка, свободно проходят через нее. Так как вне тороидальной камеры давление остаточного газа поддерживается меньще 10 мм рт. ст., то концентрация плазмы. необходимая для самофокусировки и транспортировки сильноточного релятивистского электронного пучка, достигается только внутри тора. Следовательно, создается положительно заряженный ионный остов, удерживающий электронный пучок на рав- новесной орбите. Кроме того, тороидальная конфигурация диэлектрической камеры обеспечивает стабилизацию поперечных колебаний сильноточного релятивистского электронного кольца. Итак, захват сильноточного пучка релятивистских электронов на замкнутую орбиту обеспечивается путем отталкивак щего действия немагнитного проводящего отражающего экрана и электростатического удержания пучка вблизи положительного ионного остова. Длительное удержание сформированного кольца осуществляется за счет электростатических сил и уменьшающегося во времени магнитного поля ТОКОВ наводимых пучков в от- ражакидем экране. Максимальное время удержания сильноточного релятивистского электронного кольца определяется рассеянием электронов пучка на остаточном газе и составляет 10-10О мкс. Кроме того, наличие стабилизирующего действия положительного ионного остова препятствует возникновению когерентных 5 колебаний пучка. Отсутствие в устройстве катушек для создания внешнего магнитного поля, удерживакидего электронный пучок на замкнутой равновесной орбите, и инфпектора значительно упрощает устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов и снижает его стоимость. Формула изоб.ретения Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электроно содержащее сильноточный инжектор элект ронов, инжекционный патрубок, вакуумную камеру и цилиндрический немагнитный отражающий экран, о т л и ч а щ е е с я тем, что, с целью удержания в течение длительного времени релятивистских электронов, внутри отражающего экрана на равновесной орбите коаксиально с экраном установлена загтолненная газом диэлектрическая тороидальная ка мера, малый радиус которой равен ипи меньше радиуса катода инжектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Авторское свидетельство СССР №504320, кл. Н 05 Н 7/О8, 21.03.75. 2.Диденко А. Н. и др. Эксперимент по захвату сильноточного пучка релятивистских электронов на замкнутую орбиту. Письма в ЖТФ, т. 21, вып. 3, с. 186-190, М., 1975.