Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов

 

Союз Советских

Социалистическими

Республик

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i} 6Х8939

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСПФ (61) дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено21.03.75 (21) 2115207/25 с присоединением заявки №

Я (5!) М. Кл.

Н 05 Н 7/08

Государственный квинтет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (5Ç) УД 621.384. .6 (088.8} (43) Опубликовано 05.08.781р1оллетень % 2 (45) Дата опубликования описания 26.06.78 (?2) Авторы изобретения

А. И. Диденко, А. В. Петров, А. И. Рябчиков, B. A. Тузов и Ю. П. Усов

Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики нри Томском ордена Октябрьской

Революции и ордене Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова

{71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

СИЛЬНОТОЧНОГО КОЛЬЦА

РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ.

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц, а именно к устройствам для получения апектронных сгустков большой плотности„в особенности сформированных в виде колец релятивистски врашаюшихся алектронов, необходимых, в частности,. при разработке коллективны.- методов ускорения заряженных частиц, для плазменных исследований.

Известно устройство для формирований сильноточного 1сольца релятивистских апек:тронов, и котором магнитное попе, управ пяюшее движением самофокусируюшегося пучка релятивистских алвктронов создается током, наводимым самим пучком в металлическом экране.

8 атом устройстве самофокусируюшийся пучок релятивистских электронов от снльноточнси о инжектора инжектируется в кольцевую вакуумную камеру, обечайкв. 2а которой представляет собой металличес,кий экран, В случае импульсных сильноточных электронных пучков, характвризуюшихся большой скоростью нарастания тока (поряд.ка 10 - 10 A/с}, в метал13 лическом экране возбуждаются вихревые токи, которые и приводят к отталкиваншо пучка от экрана и образованию равновес.ной орбиты.

В таком устройстве из-за быстрого затухания вихревых токов оттапкиваюшее действие металлического экрана проявляется короткое время . В приведенном экспе рименте это время составляет величину порядка 200 мс и оказывается недостаточным для захвата сильноточного кольца релятивистских электронов в процесс ускорения - этапе, необходимом при колЪ пективном ускорении заряженных частиц„ или дпя эффективного нагрева плазмы в термоядерных установках.

В модификации этого устройства дли тельное время жкэни алектронного кольца достигается тем, что отражаюший экран, заземленный в одной точке, выполнен разомкнутым, а к концам его через индутетивность подключен генератор импульсов тока.

Цель изобретения — обеспечить захват и удержание в течение длительного врвме518938 ни самофокусирующег оси пучка релятивистских электронов на равновесной замкнутой орбите.

Это достигается тем, что в центре ка .меры расположен цилиндричесхий феррома1нитный сердечник.

В устройстве использован эффект притяжения сильноточного самофокусируюше1 ося пучка релятивистских электронов ферромагнитной поверхности наряду с извесь. ным эффектом отражения такого пучка m ® проводящей немагнитной поверхности.

Притягивающее действие ферромагнитной поверхности проявляется после того, «ак в ней затухают Ъихревые токи и в дальнейшем от времени не зависит, )(g . бинация цилиндрического немагнитного проводящего отражающего экрана с цилиндри.ческим ферромагнитным сердечником, раоположенным коаксиально с экраном, обео печивает движение самофокусирующегося пучка релятивистских электронов, инжек- тируемого по касательной в зазор между отражающим экраном и сердечником, по равновесной орбите в атом зазоре.

Время жизни сформированного самофокусируюшегося сильноточного кольца релятивистских электронов определяется процессами рассеяния электронов на оста точном газе и в условиях самофокусиров ки пучка составляет 10-100 мкс.

На чертеже показано предлагаемое

-устройство.

Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов .состоитиз вакуумной камеры 1, в которой расположен цилиндрический немагннтный проводящий отражающий экран 2. Вакуумная камера 1 соединена с сильноточным инжектором 3 релятивистских электронов.

Внутри вакуумной камеры 1 коаксиапьно 4о с экраном 2 расположен цилиндрический ферромагнитный сердечник 4. Инжекция самофокусируюшег оси элекч ровного пучка

5 осуществляется через касательный патрубок вакуумной камеры 1 в зазор между 4 экраном 2 и сердечником 4..

Размеры вакуумной камеры 1, немат нитного проводящего отражающего экрана 2, который выполняют, например иэ меди или алюминия, ферромагнитного сердечника 4 зависят от максимальной энергии электронов на выходе инжектора

3, в качестве которого, например, используют сильноточный наносекундный ускоритель, скорости нарастания, амплитуды тока инжекции и могут изменяться в широких пределах.

В вакуумной камере 1 поддерживают давление, обеспечивающее самофокусировII@ пучка. 13ри инжекции самофокусирующегося электронного пучка 5 от сильноточного инжектора 3 релятивистских электро нов в зазор между цилиндрическим ферроМагнитным сердечником 4 и немагнитным проводящим отражающим экраном 2, p&o» положенными в вакуумной камере 1, в экране 2 и сердечнике 4 возникают вихревые таки. Из-за меньшей проводимости рердечника 4 вихревые токи, меньшие, ! чем в отражающем экране 2, по амплитуде, затухнут в сердечнике 4 раньше, чем

is немаг нитном проводящем отражающем экране 2. Таким образом, движение са мофокусирующегося электронного пучка 5 вокруг сердечника 4 по равновесной замкнутой орбите обеспечено вначале отталкивающим действием немагнитного проводя-, щего отражающего экрана 2, а эатем— притягивающим действием цилиндр ическогЬ ферромагнитного сердечника 4.

Отсутствие катушек дпя создания внешнего магнитного поля, удерживающего алек:тронный пучок иа замкнутой равновесной орбите, инфпектора и схем питания катушек и инфпектора значительно упрощает устройство для формирования сильноточ-.ного кольца релятивистских электронов.

Формула изобретения

Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов, содержащее инжектор электронов, вакуум ные камеры и цилиндрический немагнитный проводящий отражающий экран, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью зал вата и удержания в течение длительного времени самофокуснрующегося пучка релятивистских электронов на равновесной замкнутой орбите, в центре камеры расположен цилиндрический ферромагнитный сердечник.

518038

Составитель Н. Воронин

Редактор П. Горькова Текред H. Бабурка КорректорЛ. Веселовская

Заказ 4306/51 Тираж 992 П одписыое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

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