Импульсный ускоритель заряженных частиц

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зс р Н 05 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

° °

°

Ускорсмяж

Ю4УАЯ/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3295918/18-21 (22) 08.04.81 (46) 15. 10.84. Бюл. Р 38 (72) Г.И. Долгачев (53) 621.384;6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 485699, кл. Н 05 Е 5/00, 1976.

2. Luchhardt S.Ñ., Fleishmann H.Н.

High Rower Magnetically 1nsulated

Radial Пайде Арр1 Phys Phys Zett

v. 30, В 4, р. 182 (197?). (54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий катушку изолирующего магнитного поля, источник импулвсного напряжения, под„.SU„„1022 4 ключенный к цилиндрическому вакуумному диоду, у которого один из электро дов выполнен с плазмообразующей поверхностью отличающийся тем, что, с целью увеличения тока и длительности импульса заряженных час» тиц, у поверхности электрода вне области вакуумного диода расположен концентратор магнитного потока.

2. Ускоритель по п. 1, о т л и"ч а ю шийся тем, что : концент ратор магнитного потока выполнен в виде ферромагнитного сердечника, расположенного со стороны электрода с плазмообразующей поверхностью.

1022641

Изобретение относится к сильноточным импульсным ускорителям и может быть использовано для получения пучков заряженных частиц с энергией до 10 Дж и длительностью до 10 с и более.

Известны ускорители, в которых источником заряженных частиц является приэлектродная плазма. Движение этой плазмы приводит к замыканию межэлек- 10 тродного зазора и ограничению длительности пучка. "Магнитная пробка", со-, здаваемая с помощью катушки в области ускоряющего электрода, тормозит приэлектродную плазму, что позволяет 15 увеличить длительность пучка (1 J.

Недостатком такого ускорителя является сравнительно низкая 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 межэлектродном зазоре) . 25

Наиболее близким к изобретению является ускоритель заряженных частиц с магнитной изоляцией, содержащий катушку изолирующего магнитного поля, источник импульсного напряжения и при- 30 соединенные к нему электроды, по край ней мере один из которых имеет плазмообразующую поверхность Е2 3. В ускоряющем 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 ограничивает длительность пучка и является существенным недостатком, увеличение же зазора приводит к снижению величины тока, 45

Целью изобретения является увеличение тока заряженных частиц и его длительности.

Цель достигается тем, что в импульсном ускорителе заряженных частиц, 50 содержащем катушку изолирующего магнитного поля, источник импульсного напряжения, подключенный к цилиндрическому вакуумному диоду, у которого один из электродов имеет плазмообра- 55 зующую поверхность, у поверхности электрода вне области вакуумного диода расположен концентратор магнитного потока, выполненный в виде ферромагнитного сердечника, расположенного со стороны электрода с плазмообразующей поверхностью.

Предлагаемое устройство 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. ЗАфект, получаемый от применения предложенного устройства, объясняется подавлением ряда гидродинамических неустойчивостей плазмы в магнитных полях с аксиальной симметрией, возрастающих в направлении т 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, направленный от плазмообразующей поверхности в сторону противоположного электрода. В качестве концентратора в данном варианте применен сердечник из ферромагнитного материала. Возможны и другие варианты выполнения 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 О< h где Ъ вЂ” величина ускоряющего зазора.

Ускоритель работает следующим образом. При включении катушки 1 в ус° коряющем зазоре возбуждается изолирующее магнитное поле. В результате экранирующего действия концентратора 5 напряженность магнитного поля вблизи плазмообразующей поверхности будет меньше, чем у поверхности противоположного электрода. После этого от источника 2 по.дают импульс напряжения на электроды 3, и 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 маг1022641Редактор О. аркана

Корректор В. СиницкаЯ

Техред И.Надь

Тираж 782

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7052/2

Подпис ное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Э нитном поле .и имеет высокую плотность.

При расширении плазмы в сторону противоположного электрода ее плотность уменьшается, и она попадает в область более сильного магнитного поля, в ре- 5 зультате чего скорость ее.движения

/ снижается. Частичное заполнение ускоряющего зазора плазмой приводит к увеличению тока пучка, а снижение скорости движения плазмы- к увеличению ее длительности.

Устройство позволяет увеличить ток пучка заряженных частиц и его длительность, т.е. передавать пучку большую часть энергии, запасенной в источнике питания. В предварительных экспериментах на электронном ускорителе с магнитной изоляцией применение магнитопроводящего слоя на катоде привело (при неизменности остальных условий) к одновременному .увеличению тока электронного пучка и его длительности в 1,5 раза.