Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов

Союз Советскими Социалистическими твеспубпик(и) 8 Х 8936 61) Дополнительное к авт, сви Заявлеио 21.03.75 (21) 2115207/25 5 Н 7/О сударственный квинтеавета Министров СССРоо делом изобретенийи открытий 3) Приори етоваио 05.08,785 юллетень %(48) Опубл (45) Дата бликования описания 26.08 2) Авторы изобретеии А. И. Диденк А Ю.. Петров, А. Усов ябчиков,дерной физики,ом ордена Октябрьскойого Знамени Научно-иссд электроники Революции и политехниче ьский институт атики нри Томс Трудового Крас титуте им. С. М дов и автоморденеком инс 71) аявител(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАЦ СИЛЬНОТОЧНОГО КОЛЬЦА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ с присоединением заявки Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц, а именно к устройствам для получения адектронных сгустковбольшой плотностив особенности сформированных в виде колец релятивистски вращающихся алектронов, необходимых, в частности,.при разработке коллективны методов ускорения заряженных частиц, ддя плазменных исследований.Известно устройство для формирований сидьноточного агольца релятивистских алек- тронов, и котором магнитное поле, управдяющее движением самофокусируюшегося пучка релятивистских адектронов создается током, наводимым самим пучком в металлическом экране.В атом устройстве самофокусирующийся пучок релятивистских эдекгронов от снльноточного инжектора инжектируется в кольцевую вакуумную камеру, обечайкв. 2 в которой представляет собой металличес,кий экран, В случае импульсных сильно- точных алектронных пучков, характеризующихся большой скоростью нарастания тока (поряд.кв 10 - 10 А/с), в метал 1 Ь дическом экране возбуждаются вихревые токи, которые и приводят к отталкиванию пучка от экрана и образовению равновес.ной орбиты.В таком устройстве из-зв быстрого затухания вихревых токов отталкивающее действие метвддического экрана проявляется короткое время . В приведенном экспе рименте это время составляет величину порядка 200 мс и оказывается недостаточным для захвата сидьноточного кольца релятивистских электронов в процесс ускорения - этапе, необходимом при кодЪдективном ускорении заряженных частиц или ддя эффективного нагрева плазмы в термоядерных установках.В модификации этого устройства длительное время жкэни электронного кольца достигается тем, что отражающий экран, заземленный в одной точке, выполнен разомкнутым, а к концам его через индутотивность подключен генератор импудьсов окв.Цель изобретения - обеспечить захват и удержание в течение длительного времени самофокусирующег оси пучка релятивистских электронов на равновесной замкнутойорбите.Это достигается тем, что в центре ка.меры расположен цилиндричеасий ферромаъ.нитный сердечник,В устройстве испопьэован эффект притяжения сильноточного самофокусирующе 1 ося пучка релятивистских электронов ферромагнитной поверхности наряду с извесьным эффектом отражения такого пучка отпроводящей немагнитной поверхности.Притягивающее действие ферромагнизиой поверхности проявляется после того,ак в ней затухают Ъихревые токи и вдальнейшем от времени не зависит. Комбинация цилиндрического немагнитного про.водящего отражающего экрана с цилиндрическим ферромагнитным сердечником, раоположенным коаксиально с экраном, обеопечивает движение самофокусирующегосяпучка релятивистских электронов, инжек-тируемого по касательной в зазор междуотражающим экраном и сердечником, поравновесной орбите в атом зазоре.Время жизни сформированного самофокусирующегося сильноточного кольца релятивистских электронов опререляетсяпроцессами рассеяния электронов на остаточном газе и в условиях самофокусироьки пучка составляет 10-100 мкс.На чертеже показано предлагаемоеустройство.Устройство для формирования сильноточного кольцарелятивистских электронов.состоит из вакуумной камеры 1, в которойраспопожен цилиндрический немагнитныйпроводящий отражающий экран 2, Вакуумная камера 1 соединена с сильноточныминжектором 3 релятивистских электронов.Внутри вакуумной камеры 1 коаксивпьно 4 ос экраном 2 расположен цилиндрическийферромагнитный сердечник 4, Инжекциясамофокусирующегося электронного пучка5 осуществляется через касательный патрубок вакуумной камеры 1 в зазор между 4экраном 2 и сердечником 4.Размеры вакуумной камеры 1, нематнитного проводящего отражающего экрана 2, который выполняют, например иэмеди или алюминия, ферромагнитногосердечника 4 зависят от максимальной энергии электронов на выходе инжектора3, в качестве которого, например, используют сильноточный наносекундный ускоритель, скорости нарастания, амплитуды токаинжекции и могут изменяться в широкихпределах,В вакуумной камере 1 поддерживаютдавление, обеспечивающее самофокусировйу пучка. При инжекции самофокусирующегося электронного пучка 5 от сильноточного инжектора 3 релятивистских электронов в зазор между цилиндрическим ферроМагнитным сердечником 4 и немагнитнымпроводящим отражающим экраном 2, расположенными в вакуумной камере 1, вэкране 2 и сердечнике 4 возникают вихревые таа. Из-за меньшей проводимостисердечника 4 вихревые токи, меньшие,чем в отражающем экране 2, по амплитуде, затухнут в сердечнике 4 раньше, чеме немаг нитном проводящем отражающемэкране 2. Таким образом, движение самофокусирующегося электронного пучка 5вокруг сердечника 4 по равновесной замкнутой орбите обеспечено вначале отталкивающим действием немагнитного проводя-,щего отражающего экрана 2, а эатем -притягивающим действием цилиндрическогоферромагнитногосердечника 4.Отсутствие катушек дпя создания внешнего магнитного поля, удерживающего алектронный пучок иа замкнутой равновеснойорбите, инфпектора и схем питания катушек и инфпектора значительно упрощаетустройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронов.Формула изобретенияУстройство для формирования сильно- точного кольца релятивистских электронов, содержащее инжектор электронов, вакуум ные камеры и цилиндрический немагнитный проводящий отражающий экран, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью захвата и удержания в течение длительного времени самофокуснрующегося пучка релятивистских электронов на равновесной замкнутой орбите, и центре камеры расположен цилиндрический ферромагнитный сердечник.лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная 4306/51 Тираж 992 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушП одписыоеСовета Министров СССРткрытийая наб., д. 4/5