Зроблено огляд результатів теоретичних та експериментальних досліджень основних фізичних процесів, що протікають у сильнострумовому лінійному індукційному прискорювачі іонів (ЛІІП). Розглянуто формування сильнострумового іонного пучка та його подальше прискорення індукційними полями. Наведено результати лінійної і нелінійної теорій та досліджень філаментації сильнострумового пучка в ЛІІП. За допомогою 2,5-вимірного повністю релятивістського електромагнітного коду досліджено зарядову компенсацію, прискорення та стабільність сильнострумових пучків у ЛІІП.

Побудовано теорія нестаціонарних однорідних і неоднорідних лінійно поляризованих моделей ЕН-прискорювачів. Показано можливість реалізації в таких системах ряду ефектів, зокрема ефектів захоплення і відбиття від входу заряджених часток. Наведено критерії, що регламентують можливість прояву цих явищ. Запропоновано використання ефекту захоплення як бази для створення систем формування пікосекундних електронних банчів.

Досліджено проблему впливу власних електромагнітних полів сильнострумових пучків заряджених частинок на процеси їх транспортування крізь магнітоізольовані прискорюючі проміжки лінійних індукційних прискорювачів, а також процеси генерації короткохвильового електромагнітного випромінювання у плазмово-пучкових системах. Теоретичні дослідження та числове моделювання у рамках нелінійної теорії показали принципову можливість зарядової та струмової компенсації трубчастого сильнострумового іонного пучка під час його проходження крізь магнітоізольовані прискорюючі проміжки за умови супроводження іонного пучка додатковим електронним пучком. Для запобігання розбіжності та гальмування іонного пучка у дрейфових проміжках використано інжекцію додаткових "холодних" (теплових) електронів. За таких умов іонний пучок залишається моноенергетичним у цілому. Показано, що прикладене зовнішнє прискорююче електричне поле прискорює іони, але гальмує електрони, не перешкоджає проходженню електронного пучка крізь прискорюючі проміжки та забезпечує необхідний ступінь зарядової та струмової компенсації іонного пучка тільки за умови, якщо помножена на заряд початкова різниця потенціалів не перевищує початкової енергії електронів. Отримано обмеження на товщину стінки трубчастого сильнострумового іонного пучка, за якого зберігається однорідність зарядової та струмової компенсації та однорідність прискорення по радіальному перерізу іонного пучка. У рамках побудованої лінійної та нелінійної самоузгодженої теорії взаємодії моноенергетичного електронного пучка з плазмою гібридної кільцевої структури знайдено режими збудження

Показано, що на базі нестаціонарного ЕН-прискорювача можливе створення системи формування пікосекундних електронних імпульсів великої шаруватості. Проведено числові експерименти з прискорення електронного пучка у сотовому ЕН-прискорювачі. З'ясовано, що на базі цієї конструкції можливе створення компактного прискорювача комерційного типу. Доведено, що в ЕН-прискорювачі можлива реалізація ефективного охолодження електронного пучка. Цей ефект є поворотом елемента фазового об'єму пучка.

Рассмотрены основные методы измерения тока пучка ускорителя: контактный, высокочастотный и индукционный. Удобный, точный и наиболее распространенный бесконтактный метод измерения тока пучка основан на использовании явления электромагнитной индукции. Обычно это тороидальный сердечник из феррита или тонколистового магнитного сплава (пермаллоя), на который наматывается обмотка. Индукционный датчик легко градуируется с помощью калибровочного витка, по которому пропускается известный ток. Применение сердечника из аморфного нанокристаллического сплава, магнитная проницаемость которого достигает нескольких десятков тысяч, и современных помехоустойчивых электронных схем позволило разработать высокочувствительный индукционный пролетный датчик тока пучка линейного ускорителя тяжелых ионов (нижний предел измеряемого тока 1 мкА).

Індекс рубрикатора НБУВ: В381.132 + В333.11

Рубрики:

Лінійні індукційні прискорювачі

Генератори (джерела) і прискорювачі плазми

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В381.132.055 в641,022

Рубрики:

Пучки важких іонів < Лінійні індукційні прискорювачі >

Шифр НБУВ: РА403736 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Здійснено числові дослідження умов індукування "стійкого" плазмового кільця у електродинамічному прискорювачі. Визначено вплив опору струмопровідного кільця на його перехід до "стійкого" стану. Виявлено залежність коефіцієнта перетворення електричної енергії у енергію магнітного поля від кількості витків індуктора та початкової швидкості руху кільця. Обгрунтовано умови технічного реалізації електродинамічного прискорювача, за яких можливе утворення "стійкого" плазмового кільця.

Твердження про залежність ЕРС на макрорівні від зміни магнітного потоку контуру у часі невірно відображує фізичне явище електромагнітної індукції за Фарадеєм, тому що ЕРС може наводитись, якщо магнітний потік контуру не змінюється. Зміна магнітного потоку контуру при наведенні ЕРС виникає лише як наслідок перетинання провідником магнітних силових ліній і є винятком, який стосується лише певних класів електричних машин.

Увагу приділено удосконаленню секцій сильнострумного лінійного індукційного прискорювача (ЛІП) електронів і ЛІП зарядово-компенсованих іонних пучків з метою забезпечення покращених енергетичних характеристик: підвищеного темпу прискорення, середньої потужності пучка (аж до мегаватного рівня), частоти посилок прискорювальних імпульсів тощо. Проведено науково-технічне обгрунтування конструкції елементів секції ЛІП з індукційною системою, секціонованою по осьовій довжині, виявлено способи забезпечення максимального темпу прискорення при найменших енергетичних втратах в індукційній системі у таких секцій. Проведено обгрунтування конструкції елементів секції ЛІП зарядово-компенсованих іонних пучків, що дозволяє забезпечити необхідні параметри прискорювача - прискорювальну напругу секції не менше 2 MB, темп прискорення не менше 2 МВ/м. В результаті проведеного дослідження динаміки імпульсного перемагнічування феромагнетику індукторів ЛІП з метою визначення впливу геометрії феромагнітних осердь індукторів і режиму їхнього навантаження на форму імпульсу прискорювальної напруги запропоновано шляхи зменшення розкиду прискорювальної напруги на столі імпульсу. Проведено дослідження теплових навантажень на елементи секції ЛІП при роботі в частотному режимі, запропоновано способи забезпечення секцією ЛІП мегаватного рівня збільшення середньої потужності пучка при збільшенні його енергії на рівні одиниць мегаелектронвольт. Проведено чисельно-аналітичне й експериментальне дослідження впливу конструктивних елементів секції сильнострумного ЛІП електронів на забезпечення її високовольтної вакуумної електричної ізоляції, запропоновано способи їх удосконалення.