Способ формирования электронных колец высокой плотности и устройство для его осуществления

 

1. Способ формирования электронных колец высокой плотности, включающий сжатие электронных колец в нарастающем во времени с.выходом на постоянное значение магнитном поле, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени сжатия кольца и одновременного накопления многозарядных ионов, на конечных радиусах сжатия кольца возбуждают магнитное поле с показателем спада, близким к единице.(Л•^^ ^СПOQ -vl0Ut.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (11) 3 (51) 4 Н 05 Н 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 i ) 2802167/18-25 (22) 25.07.79 (46) 30.08.85. Бюл. У 32 (72) В.С.Александров, В.П.Саранцев и Г.Д.Х(ирков (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.384 ° 6(088.8) (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ

КОЛЕЦ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ф (57) 1. Способ формирования электронных колец высокой плотности, включающий сжатие электронных колец в нарастающем во времени с выходом на постоянное значение магнитном поле, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения степени сжатия кольца и одновременного накопления многозарядных ионов, на конечных радиусах сжатия кольца возбуждают магнитное. поле с показателем спада, близким к единице.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее адгезатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на конечных радиусах сжатия кольца симметрично относительно медианной плоскости адгезатора установлены дополни. тельные круговые витки с радиусами, 797537 меньшими или равными радиусу кольца, .на расстоянии от медианной плоскости, равном нескольким размерам поперечного сечения кольца, причем витки подсоединены к выходу генератора постоянного или медленно меняющегося во времени тока.

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллективнбму методу ускорения ионов, и может быть использовано для формирования электронных колец высокой плотности, а также для получения многозарядных ионов в спектроскопии ионов высокой зарядности и изучения ионионных столкновений.

Известен способ,.основанный на сжатии колец в статическом магнитном поле, нарастающем в направлении движения. кольца.

Согласно известному способу для обеспечения движения кольца и его фокусировки возбуждают волну импульсного магнитного поля, создающего небольшую по величине движущуюся потенциальную магнитную яму.

Недостатком способа является невысокая степень сжатия кольца, ограни- чивающая использование его для коллективного ускорения .ионов.

Наиболее близким к известному спо собу является способ формирования электронных колец высокой плотности, включающий сжатие электронных колец в нарастающем во времени с выходом на постоянное значение магнитном поле.

Наиболее близким к известному способу является устройство для формирования электронных колец высокой плотности, содержащее адгеэатор.

По известному способу формирование электронных колец осуществляют путем инжекции электронного пучка в слабофокусирующее быстро нарастающее во времени магнитное поле, при этом в объем кольца попадают нейтралы из остаточное газа в камере или из специально пропускаемой газовой струи.

Ионизация происходит внутри сжатого кольца в основном за счет электронно-ионных столкновений. Этот способ осуществляется адгезатором, состоящим из пар безжелезных токовых кату5 шек, находящихся внутри тонкостенной вакуумной камеры. Рост магнитного поля на орбите электронного кольца обеспечивается последовательным во времени включением отдельных ступеней сжатия. Показатель спада магнитного поля в адгезаторе уменьшается практически до нуля на конечных ради-. усах сжатия кольца..

Недостатком известных способов и

15 устройства для их 6существления является ограничение плотности электронных колец, связанное с трудностью получения высокого значения индукции магнитного поля в камере адгезато20 ра. Это ограничивает также накопление .многозарядных ионов .внутри кольца.

Целью изобретения является увеличение степени сжатия кольца и одновременно накопления многозарядных.

25 ионов.

Цель достигается тем, что по способу формирования электронных колец высокой плотности, включающему сжатие электронных колец в нарастающем .

3ð во времени с выходом на постоянное значение магнитном поле, на конечных радиусах сжатия кольца возбуждают магнитное поле с показателем спада, близким к единице.

Цель достигается также тем, что в устройстве, содержащем адгезатор, на конечных радиусах сжатия кольца симметрично относительно медианной плоскости адгезатора установлены допол р нительные круговые витки с радиусами, меньшими илн равными радиусу кольца, на расстоянии от медианной плоскости, равном нескольким разме797537

4Р 1 де и

Ф

dt (- tl dt. E

7/ж) ВНИИПИ Заказ 5771/4 Тираж. 794 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 рам поперечного сечения кольца, причем витки подсоединейы к выходу генератора постоянного или медленно ме.няющегося во времени тока.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — гра,фики возможных. зависимостей от времени радиуса R и объема V кольца, а также средний заряд Z накопленных ионов ксенона. 10

Устройство содержит последнюю степень сжатия адгезатора 1, вакуумную камеру 2 и токовые витки 3, охватывающие электронное кольцо 4.

По предлагаемому способу магнитное поле в конце сжатия кольца сохраняется близким к постоянному во времени, чтобы изменение энергии электронов и размеров кольца проходило в основном за счет синхротронного излу- 10 чения. Для этого ток в последней ступени адгезатора поддерживают постоянным.

В постоянном во времени магнитном поле потери энергии электронов на не- 25 когерентное синхротронное излучение определяют по формуле

JE Е

)ф 9

=-0 422 10 — у

К где к (ом) - радиус электронного кольца;

Е (эВ) - энергия электронов — время.

Радиус кольца уменьшается по закону где и - показатель спада магнитного поля.

Помещая электронное кольцо в магнитное поле с показателем спада, близким к единице, получаем при относительно небольших потерях энергии кольца на синхротронное излучения значительное уменьшение его радиуса.

Дополнительное сжатие кольца происходит с уменьшением энергии электронов, поэтому степень сжатия электронных колец существенно выше, чем в прототипе при фиксированнбм значении индукции магнитного поля в конце сжатия.

Малые размеры кольца уменьшаются эа счет радиационного трения и увеличе-. ния положительного заряда ионов в объеме кольца. За время дополнительного сжатия кольца возрастает средний заряд накопленных ионов..