Потужні мікросекундні пучки заряджених частинок і їх взаємодія з плазмою і конденсованими середовищами - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ПОТУЖНІ МІКРОСЕКУНДНІ ПУЧКИ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК І ЇХ ВЗАЄМОДІЯ З ПЛАЗМОЮ І КОНДЕНСОВАНИМИ СЕРЕДОВИЩАМИОфіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Клепіков Вячеслав Федорович, директор Центра електрофізики НАН України, м.Харків; доктор фізико-математичних наук, професор, Карась Вячеслав Ігнатійович, начальник лабораторії ІПЕНМП ННЦ ХФТІ, м.Харків; Захист відбудеться “20 ”травня 2003 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.845.01 у Національному науковому центрі “Харківський фізико-технічний інститут” за адресою: 61108, м.Харків, вул.Академічна,1, конференц-зал.Це і визначило тему дослідження - потужні мікросекундні пучки заряджених частинок та їх взаємодія з плазмою і конденсованими середовищами. Мета роботи - встановлення нових механізмів і закономірностей, які відбуваються при формуванні та прискоренні потужних іонних і електронних пучків з мікросекундною тривалістю імпульсів і на цій основі підвищення їх параметрів - струму та енергії, а також подальше вивчення нових фізичних процесів при взаємодії вказаних пучків з плазмою і конденсованими середовищами. Обєкт досліджень - закономірності і фізичні процеси, які відбуваються при формуванні, прискоренні, транспортуванні і взаємодії потужних мікросекундних пучків заряджених частинок з плазмою, твердим тілом і рідиною. У результаті проведення досліджень фізичних процесів, протікаючих при формуванні та прискоренні потужних мікросекундних пучків заряджених частинок у плазмі індукційними електричними полями і у вакуумних прискорювачах прямої дії, одержані нові результати, які дозволили отримати пучки з більш високими параметрами. Використання отриманих пучків при взаємодії з плазмою, твердим тілом і з рідиною дозволило одержати нові фізичні закономірності цих взаємодій, а саме: пучок електрон іонний плазмаСкладність експерименту полягає в тому, що спектр коливань, що збуджуються пучком у плазмі, має широкий діапазон як за частотами, так і за хвильовими векторами. Експериментальне підтвердження можливості прискорення іонного пучка в одному “каспі” дозволяє перейти до концептуального проекту створення лінійного плазмового індукційного прискорювача іонів на енергію до 5 МЕВ, який розглянуто. У системі рівнянь і в схемі введені позначення: - повна індуктивність і ємність неоднорідної формуючої лінії (НФЛ) з індексом k, Ik - відповідний струм, - напруга її зарядки, - коефіцієнт заповнення сердечника, S-площа його поперечного перерізу, схема окремого індуктора. індуктора, - індуктивність розсіювання пучка в області прискорення на довжині одного індуктора, і - залишкова індукція і індукція насичування, і - динамічний опір і електропровідність матеріалу сердечника, - товщина стрічки, сердечника, - товщина стрічки, - поле старту, - число незалежних контурів НФЛ, n-число шарів, на які умовно при лічбі розбивається сердечник (у кожному шарі індукція від радіуса вважається постійною), Rn - радіус n - го шару. В результаті проведення експериментів вдалося встановити, що існує вузький діапазон параметрів діода (діаметр катода і відстань катод-анод), в межах якого відбувається ефективна передача енергії, яку запасли в ГІНІ, в енергію електронного пучка. Було записано рівняння потенційної енергії електрона в зовнішньому полі Е0 при наявності близько розташованої позитивно зарядженої краплі, яке враховувало потенційну енергію взаємодії електрона зі своїм дзеркальним зображенням, потенційну енергію в зовнішньому полі, потенційні енергії взаємодії з зарядженою провідною кулею (краплею) та її зображенням, а також потенційну енергію взаємодії електрона з полем електричного диполя, індукованого зовнішнім полем в провідному шарі та його зображенням.В дисертації зясовано нові фізичні закономірності формування та прискорення потужних мікросекундних електронних та іонних пучків, що дозволило вирішити проблему подальшого покращення їх параметрів: тривалості імпульсу, струму та енергії. Окрім того, експериментально підтверджені основні положення теорії тривимірної релаксації пучків заряджених частинок при їх взаємодії з плазмою, вперше здійснено збудження акустичних структур - хвилеводів і резонаторів пучками заряджених частинок та гідроакустичних коливань при інжекції потужних потоків заряджених частинок у рідину. Як наслідок, в одиничному прискорюючому проміжку вдалося одержати пучки іонів аргону, гелію та водню з параметрами: енергією до 100КЕВ, струмом до 4КА та тривалістю імпульсу біля основи до 1мкс. Сполучення магнітних “каспів” в плазмі та індукційного електричного поля дозволяє здійснювати нарощування ідентичних прискорюючих проміжків та відкриває можливість створення сильнострумового плазмового індукційного прискорювача іонів з енергією до кількох МЕВ.

Основний зміст