Исследование радиационного воздействия ионизирующих излучений на газоразрядные и электродинамические характеристики резонаторов

• Автор: Лу Линьлун
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с.

Современные представления о физике газового разряда в переменных электромагнитных полях при наличии ионизирующих излучений Высокочастотный разряд и пробой в газах в отсутствие внешнего ионизирующего излучения.
Общие модельные представления Пути и методы решения вопросов воздействия внешних ионизирующих факторов на инициацию и развитие разряда в газе при наличии ВЧ поля Экспериментальные исследования и предварительный анализ механизмов влияния излучения на разряд низкого давления в резонаторах линейных ускорителей Выводы
Математическое моделирование и теоретическое исследование
ВЧ разряда в газе в присутствии внешней ионизации
Анализ факторов влияния ионизирующего излучения
на ВЧ разряд в квазистатическом приближении
Модификация уравнений Больцмана для ионизованного
газа применительно к случаю комбинированного воздействия
Результаты расчетов, полученных при решении
модифицированного уравнения Больцмана
Выводы
Экспериментальное исследование процессов генерации плазмы и перехода к самостоятельному ВЧ разряду в резонаторах под действием внешнего излучения Изучение влияния статического электрического поля как одного из основных ионизирующих факторов в газонаполненных резонаторах

3.2. Исследование электродинамических характеристик резонаторов при наличии плазменной нагрузки
3.3. Экспериментальное определение порогов зажигания разряда в газонаполненных приборах СВЧ под действием излучения электронного ускорителя
3.4. Исследование возможностей использования ультрафиолетового излучения для инициации газового разряда в ВЧ источниках ионов
3.5. Выводы
Заключение Список литературы Приложение
П.1. Влияние состояния электродов на пред пробойные токи в вакуумном промежутке
П.2. Программы расчета пробойных напряженностей газового разряда

Ускорители заряженных частиц являются в настоящее время не только основным средством исследований в области фундаментальных свойств материи, физики элементарных частиц и атомного ядра, но и находят широкое применение в промышленности, медицине и других сферах деятельности человека. Развитие научной деятельности, как в фундаментальном, так и в прикладном направлениях, стимулирует потребность в дальнейшем и все более тщательном исследовании процессов, определяющих функционирование ускорительной техники, в частности, радиационную стойкость ее узлов и элементов.
Подавляющее число действующих ускорителей спроектировано и изготовлено на основе расчетов, в которых учитывалось только взаимодействие пучка заряженных частиц с ВЧ и магнитными полями. Такой подход был в известной степени оправдан на начальном этапе развития ускорительной техники. Но в последнее время изменились требования, предъявляемые к пучкам: минимальные потери частиц, высокая мощность пучка и др. В этой связи возникает необходимость всестороннего анализа процессов, происходящих в ускоряющих структурах [1].
Не претендуя на полноту картины физических процессов в высокочастотных (ВЧ) системах, можно на основе литературных данных охарактеризовать наиболее важные из них следующим образом.
В ускорителях заряженных частиц, и не только в них, а в любом устройстве, где есть ВЧ поле, как правило, существует ВЧ разряд низкого давления, обусловленный процессами ионизации остаточного газа. Характерная картина плазмообразования в ускоряющем канале ионного ускорителя показана рис.1.0.1.
На рисунке обозначено: 1* - ионы, N - молекулы остаточного газа, е„ -электроны, образовавшиеся при ионизации остаточного газа, ею - электроны автоэмиссии, евт - электроны вторичной эмиссии, еф - электроны

Между этими двумя величинами существует небольшая разница, обусловленная тем, что наиболее вероятная энергия возбуждения, несколько выше энергии возбуждения. Это обстоятельство, приводящее к увеличению эффективной энергии ионизации, что необходимо учитывать при вычислениях. Таким образом, при электрическом разряде в газовой смеси гелия с ртутью электроны практически не теряют энергию на возбуждение, а число электронов с энергией, превышающей эффективный потенциал ионизации, очень мало. Благодаря отсутствию потерь энергии на возбуждение можно использовать для вычисления функции распределения уравнение (2.2.31), положив в нем И=0. Уравнение (2.2.31) можно решить, используя конфлюэнтные гипергеометрические функции. Его решение имеет вид:
(—а-)у -1
/ = е 3 1М(афу) + с1Г(а;±;у)], (2.2.36)
где М(а;у;у) и IV(а;у;у) являют двумя независимыми конфлюэнтными гипергеометрическими функциями и имеют вид:
М {а,Г,У) = 1 + Е Й • (2-2’37>
1 , (У + /л - 1 )т
п = 1т =1 '
Если у не является целым числом, то:
№(а-,Г>У) = у1~ГМ{а + 1-/Я - Г,У) ■ (2.2.38)
Константа с определяется из граничного условия, согласно которому функция распределения должна обращаться в нуль при условии и=и, или
у=у^ Это означает, что с = ^---, где и, и у, соответствуют условию
Ща^УЛ
того, что энергия электрона равна энергии ионизации.
В смеси водорода и гелия для энергий электронов, превышающих нижний потенциал возбуждения, нужно учитывать потери энергии, т.е. Л. При этом, используя аппроксимацию экспериментальных результатов