ВЛИЯНИЕ РЕЛЯТИВИЗМА НА ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ В СЛУЧАЕ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПРИ НАЛИЧИИ СИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ВЧ ПОЛЕЙ.

Милантьев В.П., Карнилович С.П.

Российский Университет дружбы народов, Москва, Россия

    Дрейфовая теория в случае сильного электрического поля для
релятивистского движения заряженной частицы при наличии высокочастотных полей и сильного магнитного поля сопряжена со значительными математическими трудностями. Поэтому в настоящем докладе рассматривается движение заряженной частицы в слаборелятивистском приближении с учетом членов порядка v²/c² , где  c - скорость света,  v  - характерная скорость частицы, одного порядка со скоростью электрического дрейфа [1]. При этом следует учесть, что сильными являются лишь квазистационарные поля, а высокочастотные поля считаются слабыми.
    В случае сильного электростатического поля "сильной" является лишь поперечная составляющая электрического поля относительно внешнего сильного магнитного поля, продольная же составляющая должна быть слабой. При этом предполагается, что волновые пакеты распространяются квазипродольно, так, что k_^<< k_II , где k_^,II -  поперечная и продольная составляющие волнового вектора.
    Учет релятивизма приводит к дополнительному дрейфу, который обусловлен релятивистским изменением массы частицы. Так, например, за счет релятивизма происходит уменьшение инерциального дрейфа, а влияние релятивизма на магнитный дрейф имеет более сложный характер и может приводить как к его увеличению, так и к ослаблению, в зависимости от соотношения между величиной и направлением градиента магнитного поля и дрейфовой скорости.
    Высокочастотное поле никак не влияет на дрейфовую скорость частицы. Оно проявляется в уравнениях, описывающих изменение поперечной и продольной составляющих скорости частицы лишь в релятивистских членах ll3. При этом электрический вектор высокочастотной волны должен быть направлен под косым углом к магнитному полю. При квазипродольном распространении высокочастотной волны её усредненное воздействие на классическую частицу сказывается лишь в сглаженных уравнениях второго приближения.

    Литература.
   1. Карнилович С.П., Милантьев В.П.. Изв. Вузов СССР, Физика. 1981, №9, стр. 7-90.

Влияние градиентного дрейфа на авторезонансное взаимодействие электронов с волной

Милантьев В.П.,  Бравиков К.С.

Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

    Один из методов поддержания синхронизма частицы с электромагнитной волной в режиме циклотронного авторезонанса основан на использовании слабо неоднородного магнитного поля. В этом случае при соответствующем подборе параметров нолей можно добиться значительного увеличения интервала ускорения заряженных частиц (см. обзор [1]). Обычно при анализе взаимодействия частицы с волной в неоднородном магнитном поле используются дрейфовые уравнения движения нулевого приближения., в которых учитывается лишь диамагнитный эффект и пренебрегается всеми дрейфами частицы. Между тем при циклотронном резонансе даже малая расстройка частоты, вызванная, например, градиентным дрейфом, может приводить, к значительной расстройке фазового синхронизма частицы с, полной, разрушая тем самым режим авторезонанса. Изучению этого вопроса посвящена настоящая работа. Рассматривается стационарное магнитное поле пробочного типа в приаксиальном приближении. В этом случае наиболее существенным является градиентный дрейф, который можно учитывать лишь в уравнении эволюции резонансной фазы и пренебрегать в уравнениях для других медленных переменных. Расчеты показывают, что учет дрейфа может приводить к изменению параметров синхронизирующего магнитного поля при взаимодействии заряженных частиц с электромагнитной волной.

    Литература
   1. Милантьев B.П., УФН, 1997, 167, 3

ФОКУСИРОВКА ПОТОКА ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ ВОДОРОДА ПОЛЕМ СТОЯЧЕЙ ИОННО-ЗВУКОВОИ ВОЛНЫ В МИКРОВОЛНОВОМ Н^- -ИСТОЧНИКЕ

Балмашнов А.А., Якушин В.П.

Российский Университет дружбы народов, Москва, Россия

    Продолжена работа  по созданию микроволнового источника отрицательных ионов водорода [1], отличительными особенностями которого являются:  1 - метод создания плазмы  путем реализации в ограниченной области плазменного столба условий, обеспечивающих трансформацию  электромагнитной волны  в верхнегибридную  с последующим  ее распадом  на новую верхнегибридную и ионно-звуковую волны [2],  2 - способ организации процесса диссоциативного прилипания низкоэнергетичных электронов к  колебательно возбужденным молекулам водорода, заключающийся в создании области с избыточной плотностью низкоэнергетичных электронов путем возбуждения синфазных  электронных плазменных колебаний [3], 3 - способ вывода отрицательных ионов  из области  их формирования,  осуществляемый положительным потенциалом, определяемым амплитудой стоячей в радиальном направлении ионно-звуковой волны [1].
    Источник отрицательных ионов водорода состоит из  двухмодового (ТЕ₁₁₁, Е₀₁₀) резонатора, возбуждаемого на частоте  2,45 ГГц магнетронным генератором мощностью до 1 кВт, петлевой антенной, ориентация которой определяет соотношение мощностей,  идущих в соответствующие моды;  электромагнита, создающего пространственно  неоднородное магнитное поле; разрядной камеры, изготовленной из кварцевого стекла и расположенной соосно резонатору. Диагностика параметров плазмы осуществлялась электрическим и ВЧ-зондами,  электростатическими ( трехсеточным и с углом поворота p/2 ) и  магнитными анализаторами.
    Экспериментально были получены зависимости радиального распределения  величины тока  отрицательных ионов водорода  на различных расстояниях  от источника  и радиального  распределения  амплитуды ионно-звуковой волны вблизи выхода плазменного потока из резонатора от величины магнитного поля  для различных давлений рабочего газа. На основе полученных результатов делаются следующие выводы:
  1 - область диссоциативного прилипания низкоэнергетичных электронов к колебательно возбужденным молекулам водорода расположена  в периферийной области плазменного столба,
  2 - радиальная, стоячая ионно-звуковая волна обеспечивает не только вывод  отрицательных ионов из области их образования, но и осуществляет фокусировку их потока, - фактически эта волна является электростатической линзой, фокусное расстояние которой определяется ее амплитудой.
    Результаты исследования показывают возможность создания в изучаемом Н^--источнике достаточно узких пучков отрицательных ионов относительно большой интенсивности путем а) организации в области фокуса "ионно-звуковой линзы" ускоряющих и выравнивающих поток частиц Е-полей и б) расширения области диссоциативного прилипания.

    Литература.
   1. Балмашнов А.А. Труды XXIV Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 1997, 213
   2. Balmashnov A.A., Golovanivsky K.S., Camps E.,  Труды  ICPP, Kiev, 1987, 2, 239.
   3. Balmashnov A.A., JVST, 1996, 14, 471.

ИСТОЧНИК АТОМНОГО ПУЧКА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ИОННЫХ ДИОДОВ

Князев Б.А., *An W., *Bluhm Н., *Buth L.

Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск., Россия
*Forschungszentrum Karlsruhe GmbH., Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe, FRG

    Качество пучков , генерируемых в мегавольтных электронных и ионных диодах, существенным образом зависит от процессов в самих диодах. Пассивная спектроскопия позволяет успешно исследовать многие характеристики диодов для инерциального термоядерного синтеза (см., например, [1]), однако подходящие для спектроскопии ионы не всегда (и не все время импульса) имеются в диоде. Активная спектроскопия, основанная на резонансном лазерном возбуждении специально инжектированного атомного пучка, показала свою эффективность при исследовании диода электронного ускорителя У-1 [2] и может быть использована для исследования ионных диодов [3].
    Для обеспечения надежных локальных измерений и минимизации возмущения диода желательно инжектировать в диод плоский атомный пучок с энергией порядка 10 эВ, обращенный широкой стороной к возбуждающему лазерному излучению, с плотностью 10¹²—10¹³, близкой к плотности остаточного газа. Получить такой пучок можно лазерным испарением мишени, расположенной на расстоянии порядка метра от диода, ограничив его поперечный размер расположенной вблизи диода щелевой диафрагмой. Понятно, что для формирования пучка с резкими границами испаряемая площадь мишени также должна быть ограничена в поперечном направлении. Глубина испарения пропорциональна квадратному корню из длительности импульса, и для получения необходимой плотности пучка в диоде, необходим длинный импульс излучения с "оптимальной" плотностью мощности.
    В докладе приведены результаты анализа основных параметров источника литиевого пучка на основе лазера на красителе с ламповой накачкой. Показано, что при энергии лазера 5 Дж и длительности импульса 3 мкс возможно получение в диоде плоского пучка с плотностью порядка 5Ч10¹² см^-3. Приведена конструкция источника атомного пучка, предназначенного для экспериментов в диоде мощного ионного ускорителя KALIF. Численные расчеты времени жизни атомов лития в диодном промежутке во время генерации ионного пучка, выполненные для различных расстояний от анода для типичных параметров импульса ускорителя KALIF, показывают, что во всем промежутке, исключая зону в непосредственной близости от анодной плазмы, время жизни литиевых атомов превышает длительность импульса ионного тока.
    Анализ, основанный на существующих экспериментальных данных и численных расчетах штарковского расщепления лития, оценках границы полевой ионизации возбужденных атомов лития [3], а также наличие подходящих лазерных источников, позволяет выбрать для экспериментов на KALIF, где ожидаемые поля составляют 2-4 МВ/см, каскадное лазерное возбуждение 3d уровня лития через промежуточный 2s-2p переход.

    Работа выполнена при поддержке Министерства высшего и профессионального образования РФ и гранта DAAD.

    Литература
   1. J.Bailey, A.Filuk et.al. Atomic processes in plasmas, Tenth Topical Conference, San Francisco, AIP Conf. Proc. V.381, p.245.
   2. Князев Б.А., Мельников П.И., Чикунов В.В. Письма в ЖТФ, 1991, т.17, в.10, с.16.
   3. Knyazev В.А., Melnikov P.I., Greenly J.B., Hammer D.A. Abstracts of 8th Intemat. Work-shop on Atomic Physics for Ion-Driven Fusion, Heidelberg, Germany, 1997, p.67.

МАЛОГАБАРИТНЫЙ СИЛЬНОТОЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СУПЕРБЫСТРОГО АКСИАЛЬНОГО РАЗРЯДА

Зукакишвили Г. Г., Ломакин В. Л., Андреищев Е.А.

Сухумский физико-технический институт

    В последние годы достигнут заметный прогресс в создании импульсных источников излучения (в том числе и когерентного) в ультрафиолетовой и рентгеновской  областях  на основе  аксиальных разрядов.  Наиболее впечатляющие результаты достигнуты на больших экспериментальных установках. Однако, недавно J.J. Rocca   с коллегами показали, что рентгеновский лазер может быть создан и на сравнительно небольшой установке (ими была реализована схема на неоно-подобных ионах аргона). Т.о. создание малогабаритного (настольного), относительно дешёвого   стенда способного развивать в достаточно длинных капиллярах ток в несколько десятков килоампер при скорости нарастания тока  > 10¹² А/с позволило бы существенно расширить исследования в указанной области за счет привлечения специалистов университетских и малых лабораторий.
    В докладе описан, созданный в СФТИ компактный генератор, который в капиллярном разряде диаметром 4 мм и длиной 12 см развивает ток до 100 кА при скорости нарастания тока до 5Ч10¹²  А/с и зарядном напряжении Ј50 кВ. Генератор состоит из двухступенчатого ГИН-а собранного по схеме Аркадьева-Маркса, и двух плоских водяных конденсаторов каждый емкостью 1,6Ч10^-8 Ф , на оси которых расположен капилляр. ГИН заряжает водяные конденсаторы до напряжения 150 кВ. Коммутация тока с водяных конденсаторов на капилляр производится с помощью одного водяного разрядника.
    Приводятся  также  первые  экспериментальные  результаты  по исследованию характеристик капиллярного разряда.