Ускоритель ионов для накачки лазера

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° » (21) 3551323/21 (22) 10.02.83 (46) 23,03.93. Бюл. N 11 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.M. Кирова (72) В.М, Матвиенко (56)1. Ederetal. Intense Proton Beam Pumped

dr. N2 Laser МК1 Memorandum Report 3761, April 1978, Сулакшин С.С., Толока А.М, Коаксиальная накачка газового лазера мощным сфокусированным пучком протонов, Письма в

ЖТФ, т, 8, вып. 7. с. 385-388, 1982. (54)(57) УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ ДЛЯ НАКАЧКИ ЛАЗЕРА, содержащий размещенные в корпусе двойную формирующую линию из трех коаксиальных цилиндрических электродов с коммутатором и зарядным реактором, включенным между внутренним и внешним электродами, зарядное устройство, электрически подключенное к среднему электроду двойной формирующей линии, ионную пушку, состоящую из коаксиальных цилиндрических наружного анода с участкаИзобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации сильноточных ионных пучков, предназначенных для накачки лазеров. Для создания коротковолновых лазеров необходимы ионные ускорители, способные накачивать протяженную активную среду с высоким удельным энерговкладом, Целью изобретения является повышение эффективности накачки лазера за счет увеличения мощности ионного пучка и реализации режима бегущей волны, „„Я2,„1116969 А1 ми водородсодержащего покрытия, расположенными вдоль образующих анодного цилиндра, и внутреннего анода, выполненного в аиде цилиндра со щелевыми прорезями напротив диэлектрических участков анода, и источник тока, подключенный к концам катода, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности накачки лазера за счет увеличения мощности ионного пучка и реализации режима бегущей волны, двойная формирующая линия расположена снаружи ионной пушки, коаксиально с ней, а анод ионной пушки совмещен с внутренним электродом двойной формирующей линии, наружный электрод которой совмещен с корпусом ускорителя, при этом коммутатор двойной формирующей линии выполнен кольцевым и включен между средним и внутренним электродами линии на равном расстоянии от ее концов, один конец катода ионной пушки закреплен на корпусе устройства, а другой подключен к источнику тока, и внутренний электрод формирующей линии механически закреплен на торцах корпуса ускорителя с помощью герметизирующих изоляторов.

Поставленная цель достигается тем, что в ускорителе ионов для накачки лазера, содержащем размещенные в корпусе двойную формирующую линию из трех коаксиальных цилиндрических электродов с коммутатором и зарядным реактором, включенным между внутренним и внешним электродами, зарядное устройство, электрически подключенное в среднему электроду двойной формирующей линии, ионную пушку, состоящую из коаксиальных цилиндрических наружного анода с участками водородсодержащего покрытия, распо1116969 лаженными вдоль образующих анаднага цилиндра, и внутреннего катода, выполненного в виде цилиндра аа щелевидными прорезями напротив диэлектрических участков анода, и источник тока, подключенный к концам катода, двойная формирующая линия расположена снаружи ионной пушки, коаксиально с ней, а анод ионной пушки совмещен с внутренним электродом двойной формирующей линии, наружный электрод которой совмещен с корпусам ускорителя.

Коммутатор двойной фармиру ащей линии выполнен кольцевым и вкл ачен между средним и внутренним электродами линии на равном расстоянии ат ее концов, один конец катода ионной пушки закреплен на корпусе устройства, а другой — подключен к источнику тока.

Внутренний электрод формирующей линии механически закуплен на торцах корпуса ускорителя с помощью герметизирующих изоляторов.

На чертеже приведена схема устройства, Ускоритель ионов состоит из зарядного устройства 1, двойной коаксиальной формирующей линии, имеют ей наружный 2, средний 3 и внутренний 4 электроды, реактора

5, кольцевого коммутатора 6 и коаксиальнай ионной пушки, расположенной внутри ускорителя íà era оси. Зарядное устройство 1 подсоединено к среднему 3 электроду формирующей линии, внутренний 4 электрод соединяется реактором 5 с наружным электродам 2 формирующей линии, а коммутатор 6 установлен между средним и внутренним электродами. Ионная пушка образована внутренней поверхнастыа внутреннего электрода 4 двойной формирующей линии, имеющей диэлектрические участки 7 на своей поверхности, и цилиндрическим катодом 8, имеющим прорези 9 напротив диэлектрическихучастков 7 на поверхности внутреннего электрода. Цилиндри .еский катод 8 соединен одним своим концам с наружным электродам 2 формирующей линии. Импульсный источник тока 10 подсоединен одним полюсом к наружному электроду 2 формирующей линии, а другим полюсом — к цилиндрическому катоду 8, На оси ионной пушки помещена активная среда 11. Для разделения ионной пушки и двойной фармиру ащей линии в случае применения в последней жидкостного диэлектрика (масло, вода) используются изоляторы 12.

Ускоритель ионов работает следующим образом, При срабатывании импульсного источника тока 10 па цилиндрическому катоду 8 и наружному электроду 2 протекает

10 так, саэдающий в объеме ускорителя иэолиру ащее азимутальнае магнитное поле. От зарядного устройства 1 при его срабатывании происходит заряд двойной формирующей линии. Линия, образованная средним 3 и наружным 2 электродом, заряжается непосредственно, а линия между средним 3 электродам и внутренним 4 электродом заряжаетсл через реактор 5, соединяющий внутренний и наружный электроды формирующей линии, В момент достижения максимума изолирующего магнитного поля и зарядного напряжения на двойной формирующей линии происходит срабатывание

15 кольцевого коммутатора 6, расположенного в данном случае между средним и внутренним элактрадами фармиру ащей линии на равном удалении от их торцевых частей. От сработавшего разрядника между средним и

20 внутренним электродами в направлении к их торцам начина ат распространяться две волны разряда. В результате процессов преломления и отражения этих волн на коаксиальную ионную пушку с обеих ее кон25 цав одновременна г.аступают две волны напряжения. Импульсы положительной полярности, распространяющиеся между катодам 8 и внутренний поверхностью: внутреннего 4 электрода {который является

30 в этом случае анодом ионной пушки) вызывают поверхностный пробой диэлектрических участков 7, и на поверхности этих диэлектрических участков генерируется плотная плазма. Ионы этой плазмы, ускоря-; ясь в анод-катоднам промежутке, проходят сквозь прорези 9 в катоде, Магнитное поле внутри катода отсутствует, что приводит к эффективной нейтрализации сходящегося ионного пучка холодными электронами, ко40 торце вытягиваются иэ стенок прорезей в катоде 8 электрическим полем ионного пучка. Так как ионы эмиттиру атся с одной и той же маг:,итнай поверхности, та они будут иметь равные аксиальные составляющие

45 скорости, чта приводит к баллистической фокусировке пучка на ась и формированию линейной и узкой области фокусировки ионов больвюй протяженности. При такой конструкции ускорителя ионов устраняется

50 индуктивный переход между высоковольтным генератарам и ионной пушкой, что позволяет резлизавать режим бегущей волны и повысить эффективность передачи запасенной в ДФЛ энергии в энерги а лазерного излучения, В предложенном ускорителе ионная пушка расположена внутри на его продоль- ной аси, и па сравнению с базовым объектом габаритные размеры ускорителя ионов сокраща атся ла размерав формирующей

1116969

Составитель В.Матвиенко

Редактор Т.Шарганова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Заказ 1961 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 линии и определяются длиной и диаметром ее. Уменьшается металлоемкость и вес ускорителя, поскольку внутренний электрод формирующей линии одновременно является анодом ионной пушки и устраняется массивный корпус ионной пушки.

В случае использования вакуумной изоляции между электродами формирующей линии генератор тока создает магнитную изоляцию в анод-катодном зазоре, необходимую для нормальной работы ионной пушки, и одновременно создает магнитную изоляцию в зазорах между электродами формирующей линии. В этом случае при равной длине и одинаковой запасенной энергии в формирующей линии предлагаемый ускоритель ионов может иметь значи5 тельно меньший диаметр корпуса и вес по сравнению с базовым обьектом благодаря более высоким напряженностям электрического поля в формирующей линии.

10 Реализация предложенного ускорителя ионов позволит получить экономичный, компактный и мощный источник для накачки лазеров коротковолнового диапазона.