Способ формирования электронных колец высокой плотности и устройство для его осуществления

.П,Саранцев итут ядерных ЭЛЕКТРОННЫХИ УСТРОЙСТВО единице с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯКОЛЕЦ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТДЛЯ 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 щ и и с я 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 к2. 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,797537меньшими или равными радиусу кольца,.на расстоянии от медианной плоскости,равном нескольким размерам поперечного сечения кольца, причем виткиподсоединены к выходу генератора постоянного или медленно меняющегося вовремени тока.Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллективнбму методу ускорения ионов, и может быть использовано для формиро" вания 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 движе. ния. 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 способу 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 специальнопропускаемой газовой струи. Ионизация происходит внутри сжатого кольца в основном за счет электронно-ионных столкновений, Этот способосуществляется адгезатором, состоящим из пар безжелезных токовых кату шек, находящихся внутри тонкостеннойвакуумной камеры. Рост магнитногополя на орбите электронного кольцаобеспечивается последовательным вовремени включением отдельных ступе ней сжатия. Показатель спада магнитного поля в адгезаторе уменьшаетсяпрактически до нуля на конечных ради-,усах сжатия кольцаНедостатком известных способов и 15 устройства для их 6 существления является ограничение плотности электронных колец, связанное с трудностью получения высокого значения индукциимагнитного поля в камере адгезато 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 колецвысокой плотности, включающему сжатие электронных колец в нарастающем З 0 во времени с выходом на постоянноезначение магнитном поле, на конечныхрадиусах сжатия кольца возбуждаютмагнитное поле с показателем спада,близким к единице.Цель достигается также тем, что вустройстве, содержащем адгезатор, наконечных радиусах сжатия кольца симметрично относительно медианной плоскости адгезатора установлены допол нительные круговые витки с радиусами, меньшими илн равными радиусукольца, на расстоянии от медианнойплоскости, равном нескольким разме797537 4 Р 1 де й д 1 1 и 31 Е иг 8 аж .794 Подписное Заказ 5771 4 ент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Фили рам поперечного сечения кольца, причем витки подсоепинейы 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 Й и объема Ч кольца, а также средний заряд Е накопленных ионов ксенона. 10Устройство содержит последнюю степень сжатия адгезатора 1, вакуумную камеру 2 и токовые витки Э, 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 чения. Для этого ток в последней ступени адгезатора поддерживают постоянным.В постоянном во времени магнитном поле потери энергии электронов на не когерентное синхротронное излучение определяют по формулеДЕ -1 ЕС 1 9=-О 42210 - уК где Я (ом) - радиус электронногокольца; 4Е (эВ) - энергия электронов- время,Радиус кольца уменьшается по за- кону 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 дополнитель" ного сжатия кольца возрастает средний заряд накопленных ионов