Способ создания заряженного сгустка частиц

ОПИСАНИЕ 1 493942 Союз Советских Сацналистйческих Республик(22) Заявлено 14.01.63 (21) 960387/26-2 2 Н ОИт 9/00 Н 05 Ь 7/08 присоединением заявки23) Приоритетпубликовано 30.11.75, Бюллетень4 Государстеениыи комитет Совета Министров СССР(45) Дата икования описания 05.04.78 н открытии 72) Авторы изобретения) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЗАРЯЖЕННОГО СГУСТКА ЧАС ускорительно" коллективно равновесать пучок олное чпсряет нераа 36 - радиу ри совремможно покомпенсшя элек полем, ка настояще на число я пучка,технических воз1 ч, вп.Оть до 1ил кулоновскогоо щсствляетсяех обычных ускоя известно два ов таком потоке с сечен енных 1 ч" ь ация с тронов к во ве врем частиц можнос 15 П 1 р 1 растал- магнитрителях.раниче- лектро.яхэтоукиванымВния Изобретение относится ки технике, в Ястност к методаго ускорения.Известен принцип ускорения зарякенных частиц, основанный на использовании коге рсптпОГО ВзтИмодейстВия заряжеппОГО сГустка частиц со струей релятивистских электронов, электромагнитной Во:шой илп сгустком релятивистских электронов. Для дву.; указа 1 шых вариантов ускорс;Ия необходимо создание 10 сГусткОВ, содерткящих достяточпо Оольшое количество чя тиц с зарядом одного знака. Однако еслп сконцентрировать большое число одноимеш;о заряженных частиц В компакт- ИЫЙ с устои, то с 1;ль 1 сулоновскОГО Отталки Вапия приведут к тому, что режим ускорения нс может о:ущсствляться сколы(о-Гнбудв длительное время: сгусток рассыпется тем быстрее, чем больше б дст частиц в сгустке. Поэтому для эффективного ускорения необходимо 20 найти с 1:особ, обеспечивающий существование отпосителы 1 о устойчивых сгустков, обладающих достаточно большим зарядом. Экспериментаторы пытались создать самофокусирующиеся Г 1 сйтрал 11 зогапные по заряду пучки, 2 ускорй 1 элскт 100 пы разряженной плазмы. Раз.Ообрязпые пес:ябпл ности, Возникающие при нарастании тока В плазме, нарушалп процесс ускорения.Во всех этих работах рассматривались нейт рализованные по заряду пучки. Для осуществления жс задачи когерентного ускорения необходимо создание заряженных сгустков с заданным отношением числа электронов к числу ионов.С целью повышения устойчивости кольцевые сгустки, содержащие релятивистские электроны, образуОтея путем внешней ннжекции в слабо фокуспрующее, быстро нарастающее во времени магнитное поле мощного пучка электронов, укс обладающих значительной энсрГией. Г 1 ростой расчет пол. зыВаст, что мЯГ- нттное голе с напряженностью УХ 0 э и показаЬН Ятелем спя;1 я поля и= наН МИОЙ Оропте радиуса Ь может удер 2 кэлектронов с энергией тт,с/, если пло электронов на орбите удоьлетвовенствуСоставитель П. ДомнинТехред Е, Подурушина Коррскторь: д, Брахнина и Т. Добровольская Редактор Г, Яковлева Заказ 902/14 Изд.,й 30:1 Тираж 869 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раугпская паб., д. 4/5Подписпос Типография, пр. Сапунова, 2 нов - это явление так называемой отрицательной массы и дефокусировка пучка, В плотных пучках дробление пучка за счет отрицательной массы происходит, если выполнено следующее условие4 е-ЛЯ С)1,Ь втас 21 аа С + агде С - радиус камеры, в которой образуется сгусток. Для релятивистских частиц это ограничение очень слабое и резко падает с увеличением 7. Выбирая определенным образом размеры камеры, можно даже при малых значениях сконцентрировать в кольце У д. Чтобы избежать дефокусировки, т. е, увеличения сечения пучка, необходимо выполнить условие 2 ч41,где- погонная плотность электрона. Дляинтересующей нас области Уе это условиевсегда выполняется. Для того, чтобы привнешней ннжекции добиться эффективного захвата подобного пучка в магнитное поле, необходимо осуществить достаточно быстрое нарастание магнитного поля во времени. Еслиза время одного-двух оборотов электроновмагнитное поле увеличится на величину, боль 6,ншую, чем - г 1 в, то весь инжектируемыи пучокЯбудет захвачен. В дальнейшем из-за нарастания магнитного поля и соответственно у всезахваченные электроны будут удерживатьсямагнитным полем, при этом размеры сгусткауменьшаются - / Л.Дальнейшее нарастание магнитного поляможно сделать медленным. Выбирая необходимые конечные размеры сгустка, можно рассчитать соответствующие конечные значениянапряженности магнитного поля.Инжекция ионов также внешняя. При инжекции на ионы действуют две силы - силаЛоренца от магнитного поля, а также электрическая сила со стороны электронного пучка.Это последняя сила при досаоно большомчисле электронов в пучке будет значительной,(Например, для числа электронов 10" у=2,5, диаметре электронного кольца 1 м напряженность поля на границе пучка -15 - 20 кв/см).Ионы захватываются такой электронной ямой 5 и колеблются в этой яме. На энергию инжекции ионов накладывается единственное условие: энергия не должна превышать глубины потенциальной ямы. При возрастании магнитного поля глубина ямы существенно возрас тает и для приведенного примера при конечном радиусе кольца в 4 см достигает величины 10 В/см, Путем изменения величины начального магнитного поля и начальных значений у, а, Ь можно в широких пределах 15 менять глубину потенциальной ямы, котораясоздается кулоновским полем релятивистских электронов и держит ионы внутри кольца, Глубина ямы определяется силой, действующей на покоящийся ион, находящийся на по верхности кольца. Эта сила, как известпо,равна 25 Таким образом, предложенный способ позволяет получить заряженные кольца диаметром в несколько сантиметров, содержащие смесь ионов и электронов с эффективным значением отношения заряда ионов к массе 30 практически таким же, как для электронов, идостаточно прочной внутренней связью электронов и ионов. Предмет изобретения351. Способ создания заряженного сгустка частиц кольцевой формы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивос-, и сгустка, его формируют путем июкекции элект ронного пучка в слабофокусирующее быстронарастающее во времени маг 11 итное поле с по:ледуюшей инжекцисй в кольцо медленных ионов.2, Способ 1 о и, 1, отл и ч а 1 о щ и й с я тем, 45 что число зарядов в сгустке и его характерные размечы изм"1;яют путем изменения относительной энергии электронов и напряже 111;ости ма; н 11 тно: о по,-.я во времени.