Ускоритель ионов для накачки лазера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК с 19) Н 50 с 5 ИЗОБРЕТЕНИЯВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО 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, отл и ч а ю щ и йся 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, со- О держащем размещенные в корпусе двой.ную формирующую линию из трех коаксиальных цилиндрических электродов с коммутатором и зарядным реактором, вклю-ченным 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, распоГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институтядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М. Кирова(56)1, Ебегета. псепэе Ргосоп Веагп Рщпребс 1 г. М 2 (аэег МК 3 Меспогапс 1 цгп Верогс 3761,АргИ 1978,Сулакшин С.С., Толока А,М, Коаксиальная накачка газового лазера мощным сфокусированным пучком протонов, Письма вЖТФ, 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,11169 б 9 А 1ложенными вдоль образующих анодного цилиндра, и внутреннего катода, выполненного в виде цилиндра Оа 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 корпусом ускорителя.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.Внутренний электрод формирующей линии механически зацеплен на торцах корпуса ускорителя с помощью герметизирующих изоляторов.На чертеже приведена схема устройства, Ускоритель ионов состоит из зарядного устройства 1, двойной коаксиальной формирующей линии, имеюв ей нару:кный 2, средний 3 и внутренний 4 электроды, реактора 5, кольцевого коммутатора б и коаксиальной ионной пушки, расположенной внутри ускорителя на его оси. Зарядное устройство 1 подсоединено к среднему 3 электроду формирующей линии, внутренний 4 электрод соединяется реактором 5 с наружным электродом 2 формирующей линии. а коммутатор 6 установлен между средним и внутренним электродами. Ионная пушка образована внутренней поверхностью 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 электродом 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 формирующей линии в случае применения в последней жидкостного диэлектрика (масло, вода) используются изоляторы 12.Ускоритель ионов работает следующим образом, При срабатывании импульсного источника тока 10 по цилиндрическому кв. тоду 8 и наружному электроду 2 протекает5 10 ток, создающий в объеме ускорителя иэолирующее азимутальное 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 электродом 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, расположенногов данном случае между средним и внутренним электродами формирующей линии на равном удалении от их торцевых частей. От сработавшего разрлдника между средним и 20 внутренним электродами в направлении ких торцам начинают распространяться две волны разряда. В результате процессов преломления и отражения этих волн на коаксиальную ионную пушку с обеих ее кон цов одновременно поступают две волнынапряжения, Импульсы положительной полярности, распространяющиеся между катодом 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-;35 лсь в анод-катодном промежутке, проходятсквозь прорези 9 в катоде, Магнитное поле внутри катода отсутствует, что приводит к эффективной нейтрализации сходящегося ионного пучка холодными электронами, ко торце вытягиваются иэ стенок прорезей вкатоде 8 электрическим полем ионного пучка. Тэк как ионы эмиттируютсл с одной и той же маг:,итной поверхности, то они будут иметь равные аксиальные составляющие 45 скорости, что приводит к баллистическойФокусировке пучка на ось и формированию линейной и узкой области Фокусировки нинов большой протяженности. При такой конструкции ускорителя ионов устраняется 50 индуктивный переход между высоковольтным генератором и ионной пушкой, что позволяет реализовать режим бегущей волны и повысить эффективность передачи запасенной в ДФЛ энергии в энергию лазерного55 излучения,В предложенном ускорителе ионнаяпушка расположена внутри на его продоль- ной оси, и по сравнению с базовым объектом габаритные размеры ускорителя ионов сокращаются до размеров формирующей, Редакт Заказ 1961 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,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 значи тельно меньший диаметр корпуса и вес посравнению с базовым обьектом благодаря более высоким напряженностям электрического поля в формирующей линии. 10 Реализация предложенного ускорителяионов позволит получить экономичный, компактный и мощный источник для накачки лазеров коротковолнового диапазона.