Устройство для формирования сильноточного кольца релятивистских элементов

(1 иб 6628 Сююз Сееетекнн Сфцналмстнчвееи Рвсвубвни,76 (21) 23556 8-25 влево 04 ием 05 Н 7/08 явки Яе оед ооудеротееннмй омнщтСовета Инннстрое Сй;рое делам изобретенийн открытий з) пр ет(72) Авторы изобретени Научно-исследовательский и при Томском ордена Октябр и ордена Трудового Красно политехническом институте нститут ядерн ьской Ревопюцго Знамениим. С. М. Кир тзи(71) Заивите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОТОЧНОГО КОЛЬЦА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ ных когерентных колес увепичением интенсго пучка. аний возрастает ности эпектронн о дпя формированиярепятивистскихиз сипьноточного стройст вест сипьното ого кольца , состоящее эпектронов, вакуумной к магнитного электрон инжектор инжекционпог атрубка амеры и ципиндри отражающего экра ческого нна 21. Это ототимофокус эпект инжект камеру собой пупьсн пучков ростью в мета ревые Предлагаемое изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может найти применение в устройствах дпя получения электронных сгустков большой плотности, сформированных в виде колец релятивистски вращающихся элект роков,Известно устройство дпя формирования сипьноточного кольца репятивистских электронов, в котором используется притяжение электронного пучка к ферромагнитной поверхности после затухания в ней вихревых токов 1Онако в таком устройстве невозможно применение постоянных ипи нарастающих во времени магнитных попей, необ 15 ходимых для коппективного ускорения частиц при использовании ферромагнитной поверхности; в сформированном кольце имеются дпинновопновые когерентные колебания, связанные с начальными возмущениями нри инжекции сипьноточного релятивистского электронного пучка на замкнутую орбиту, причем амплитуда начапьустройство рассматривается ка и изобретения. В устройстве с уюшийся пучок релятивистских нов от сипьноточного инжектор ируется в кольцевую вакуумнуюобечайка которой представняе металлический экран, В случае х сипьноточных электронных характеризующихся большой ск нарастания тока (10 - 1014 А ппическом экране возубждаются токи, которые оттанкивают пучо на.3 6065Однако из-эа быстрого затухания вихревых токов отталкивающее действиеметаллического экрана проявляется недолго и оказывается недостаточным дпязахвата сипьноточного кольца релятивистских электронов на этапе ускорения, чтонеобходимо ддя коллективного ускорениязаряженных частиц иди эффективного нагрева плазмы в термоядерных установках,Цепь изобретения - обеспечение дди Отельного удержания сидьноточного релятивистского электронного пучка.Это достигается. тем, что внутри отражающего экрана коаксиадьно с ним наравновесной; орбите устанавливается занодиениая газом диэлектрическая тороидадь;ная камера. Малый радиус тора выбирается равным иди меньшим радиуса катодаинжектора.щСочетание цилиндрического немагнитного проводящего отражающего экрана сдиэлектрической тороидадьной камерой,расположенной внутри экрана коаксиадьно с последним, обеспечивает движениесамофокусирующегося пучка редятивистских электронов по равновесной орбите,определенной тором. Тороидадьную камерувыполняют, например, из майпара, полиэтилена и т. д,На чертеже схематично показано 30предлагаемое устройство.Устройство ддя формирования сильноточного кольца релятивистских электроновсодержит вакуумную камеру 1, в которойрасположен цилиндрический немагнитный З 5проводящий отражающий экран 2, а внутриэкрана, коаксиапьно с ним на равновесной орбите - диэлектрическая тороидадьная камера 3. Инжекция самофокусирующегося электронного пучка осуществляется от сидьноточного инжектора через инжекционный патрубок 4 по касательномупатрубку 5 тороидапьной камеры.Размеры вакуумной камеры 1 немагнитного проводящего экрана 2, который 45выполняют, например, из меди, зависятот максимальной энергии электронов навыходе инжектора, скорости нарастанияамплитуды тока инжекции и могут изменяться в широких пределах. В качестве оинжектора используют, например, сильноточный наносекундный ускоритель, Малый радиус тороидадьной камеры выбирается равным иди меньшим радиуса катода6 инжектора релятивистских электронов. 5Устройство работает следующим образом. В вакуумной камере 1 поддерживается давление меньше 10 мм. рт. ст. 28 4В тороидадьной камере 3 устанавливается давдение, обеспечивающее самофокусировку и транспортировку электронного пучка (например, ддя воздуха это. давпение равно 0,1-1 мм рт, ст.), При инжекции самофокусирующегося электронного пучка от сидьноточного инжектора релятивистских электронов в экране 2 возникают вихревые токи, обеспечивающие движение си льноточного релятивистского электронного пучка вблизи равновесной орбиты, т, е, по диэлектрической тороидадьной камере, Электроны пучка, эмиттируемые катодом 6, проходя через анодную фольгу 7, транспортируются по касательному патрубку 5 тороидадьной камеры. Электроны пучка ионизируют остаточный газ в диэлектрическом торе, образуя плазменный канал. Диэлектрическая стенка тороидадьной камеры выбирается такой, что вторичные электроны плазмы, выбрасываемые из канала под действием электростатического поля пространственного заряда электронного пучка, свободно проходят через нее. Так как вне тороидадьной камеры давление остаточного газа поддерживается меньше910 мм рт, ст., то.концентрация плазмы, необходимая ддя самофокусировки и транспортировки сидьноточного релятивистского электронного пучка, достигается только внутри тора, Следовательно, создается положительно заряженный ионный остов, удерживающий электронный пучок на равновесной орбите. Кроме того, тороидаш ная конфигурация диэлектрической камеры обеспечивает стабилизацию поперечных колебаний сидьноточного релятивистского электроннОго кольца.Итак, захват сидьноточного пучка релятивистских электронов на замкнутую орбиту обеспечивается путем оттадкиваюшего действия немагнитного проводящего отражающего экрана и электростатического удержания пучка вблизи положительного ионного остова, Длительное удержание сформированного кольца осуществляется за счет электростатических сид и уменьшающегося во времени магнитного поля токов наводимых пучков в отражающем экране, Максимальное времяудержания си льноточного ре дятивистского электронного кольца определяетсярассеянием электронов пучка на остаточном газе и составляет 10-100 мкс,Кроме того, наличие стабилизирующегодействия положительного ионного остовапрепятствует возникновению когерентных606528 Составитель Е. Медведевактор Т. Колодцева Техред Э, Чужик Коррект Золотовская каз 7145/4 ЦНИИГИ Го 9 Тираж 950 сударственного комитетапо делам изобретений 113035, Москва, Ж,Подписноевета Министркрытий 4/5 аушская 1 атент",илиал ППП жгород, ул, Проектна колебаний пучка. Отсутствие в устройстве катушек для создания внешнего магнитного поля, удерживающего электронный пучок на замкнутой равновесной орбите, и инфлектора значительно упрощаетустройство для формирования сильноточного кольца релятивистских электронови снижает его стоимость. Формула изобретения Устройство дпя формирования сильно- точного кольца релятивистских электронов, содержащее сильноточный инжектор электронов, инжекционный патрубок, вакуумную камеру. и цилиндрический немагнитный отражающий экран, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью удержания в течение длительного времени релятивистских электронов, внутри отражающего экрана на равновесной орбите коакси ально с экраном установлена заполненнаягазом диэлектрическая тороидальная кв мера, малый радиус которой равен ипи меньше радиуса катода инжектора. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР%504320, кл. Н 05 Н 7/08, 21.03,75.2, Диденко А. Н. и др. Экспериментпо захвату сипьноточного пучка релятивистских электронов на замкнутую орбиту. Письма в ЖТФ", т. 21, вып. 3,с. 186-190, М., 1975,