Магнитная фокусировка интенсивных релятивистских пучков заряженных частиц

• Автор: Дубас, Леонид Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЗАДАЧА РАСЧЕТА ЯРКОГО ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
1 Л. Транспортные задачи расчета динамики мощных пучков
1.2. Постановка задачи
2. ФОРМИРОВАНИЕ РЕЛЯТИВИСТСКОГО ПОТОКА
2Л. Ламинарный ультрарелятивистский электронный поток
2.2. Первеанс параксиального релятивистского электронного потока
2.3. Формирование релятивистского электронного потока
2.4. Ускорение релятивистского электронного потока
3. ФОКУСИРОВКА РЕЛЯТИВИСТСКОГО ПУЧКА
3.1. Неламинарный пучок заряженных частиц
3.2. Равновесное решение для параксиального электронного пучка
3.3. Фокусировка релятивистского электронного пучка
3.4. Фокусировка симметричного электронного пучка
3.5. Рассеяние электронного пучка на парах мишени
4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ
4.1. Исследование обострения фронта импульса тока
4.2. Численное моделирование импульса преобразования потока
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ
е, т, г‘, р„ е - электрический заряд, масса, радиус-вектор, вектор импульса, энергия заряженной частицы;
(р, £, - скалярный потенциал и напряженность электрического поля; £7, А/, В' - скалярный и векторный потенциалы и вектор индукции магнитного поля;
п, /- плотности заряженных частиц в конфигурационном и фазовом пространствах;
£о, ра, с, 2Г) - константы: электрическая и магнитная проницаемость, скорость света и волновое сопротивление вакуума;
с, И, 376,73 Ом, 931,5 МВ - единичные величины в нуклонной системе единиц измерения величин: скорость (скорость света), действие (квант физического действия), сопротивление (волновое сопротивление вакуума), потенциал (напряжение покоя атомной единицы массы);
2,4726 МА - характерная величина тока нуклонов, равная отношению вышеуказанных единичных величин потенциала и сопротивления.
1,356 кА - аналогичная характерная величина тока электронов равная отношению альфвеновского тока 17,04 кА и 4п. у, /7- релятивистские факторы;
а - транспортное сечение столкновений заряженной частицы с атомами разреженного газа;
5, IV- среднеквадратичные эмитганс и вириал поперечных колебаний заряженных частиц пучка;
Р - безразмерный первеанс потока заряженных частиц;
& - обобщенная яркость пучка заряженных частиц.

ВВЕДЕНИЕ
Физика интенсивных релятивистских потоков и пучков заряженных частиц относится к наиболее передовым областям научных исследований. Среди различных направлений научных исследований в области импульсной сильноточной физики выделяется техника импульсных интенсивных релятивистских потоков и пучков заряженных частиц с высокой яркостью при ограниченной величине удельной мощности.
Интенсивные импульсные пучки ускоренных заряженных частиц получили широкое распространение в последние годы в различных областях науки. Это лампы вспышки для у-радиографии, лампы вспышки рентгеновского излучения для различных промышленных целей, мощные лазеры с накачкой электронным пучком, релятивистская СВЧ электроника, коллективные ускорители заряженных частиц, электронные переключатели тока, технология сварки и плавки материалов, электронные приборы для диагностики в научных исследованиях.
Одним из различных направлений в научных исследованиях выделяется новая техника импульсных интенсивных пучков заряженных частиц с высокой мощностью. Проблема создания таких пучков предполагает использование устройства для генерации, формирования и фокусировки потоков заряженных частиц.
Широкое применение в направлении создания мощной импульсной техники находят включатели и выключатели электрического тока, которые предназначены для обострения фронта импульса мощности и согласования устройства нагрузки с источником энергии.
В процессе развития мощной импульсной техники менялись требования к пучкам заряженных частиц и соответствующим генерирующим и ускоряющим устройствам [1-48, 51-64].

В этом простейшем приближении первого порядка по малым параметрам (2.8) существует точное решение исходных уравнений электронно-лучевой динамики (2.1).
Аналогичное приближение второго порядка по малым параметрам (2.8) для тракта дополнительного ускорения параксиального потока, есть следующее приближение малого полного тока электронов или приближение малого поперечного размера электронного потока.
При ограничении снизу на величину энергии электронов, ограничении сверху на величину тока электронов и при ограничении сверху на поперечный размер электронного потока параксиальное решение (2.31) является приемлемым для расчета распределения энергии электронов в тракте дополнительного ускорения.
Рассмотрим теперь электронный поток с медленно изменяющимся поперечным распределением электронов вдоль продольной координаты.
' = Лг,г);~-<< 1; уг = У(£ = £0), (2.32)
./ &
где £() - дополнительный параметр модели;
]г - начальная плотность тока электронов.
г = 2,

Г --2}аг<Л%с1 - 1 + 2 (— С]гс/г)2; г =сотг, (2.31)
£п Г