Способ формирования электронного кольца Советский патент 1979 года по МПК H05H1/02 H05H9/00 

ускорителя, патрубок 11 инжекции, схему 12 запуска, управляеУ1Ы& разрядники 13, конденсаторные батареи 14, 15, источники 16 лнтаиия, пояса 17 Роговского, электронный ускоритель 18, элемент 19 задержки имиульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы устройства обесточены. В вакуумной камере создается давление 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 имнульс напряжения со схемы 12 запуска подается на управляемые разрядники 13, которые носле срабатывания подключают конденсаторные батареи к электроду 8 плазменной пушки и к ударным катушкам 2. Плазменная пушка создает поток плазмы, движуш,ийся со скоростью см/сек в направлении вакуумной камеры. Диаметр плазменного столба, распространяюш,егося в магнитном поле, ограничивается диафрагмой 6. Диаметр отверстия в диафрагме мепьше или равен диаметру катода 10. Диафрагма выполнена, например, из материала толщиной 10 мм. Такая толшина диафрагмы обеспечивает уменьшение размеров нлазменного столба и не оказывает в то же время существенного влияния на электронный пучок.

При разрядке конденсаторной батареи 15 на ударные катушки под действием ЭДС самоиндукции между катушками происходит пробой газа и образуется кольцевой плазменный канал 4. Геометрические размеры плазменного канала определяются формой и взаимным расноложением 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 и.мпульсов.

Таким образом ускоритель срабатывает только после создания прямолипейпого и кольцевого плазменного каналов. Электронный 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 самофокусировки сильноточного 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 совместпым действием внешнего магнитного поля и электростатическими полями ноляризации.

Такой способ формирования электронных колец обладает рядом преимуществ по сравнению с известным. Во-первых, этот способ позволяет увеличить интенсивность

инжектируемого электронного тока, так как нри 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, предъявляемые к инжектору. В-четвертых, этот способ формироваппя кольца обеспечивает

поперечную устойчивость сформированного кольца за счет положительного заряда ионов нлазмы.

Перечисленные преимущества способа позволяют увеличить число электронов в

кольце до 10 и более, что значительно превыщает число электронов в кольце, достигнутое в настоящее время.

Формула изобретения

Способ формирования электронного кольца путем инжекции сильноточного релятивистского электронного пучка в постоянное поперечпое магнитное поле, отличающееся тем, что, с целью увеличения числа электронов в кольце, после включения магнитного поля с помощью дополнительных источников создают кольцевой и касательный к нему нрямолинейный нлазменные каналы, после чего сильноточный электронный пучок инжектируют по прямолинейному каналу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Венгров Р. .М. и др. «Труды IV Всесоюзного совещания по ускорителя.м заряженных частиц, т. I, М., «Наука, 1975.

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