Эффекты высокочастотной фокусировки ионных пучков в поле периодического резонатора

• Автор: Виноградов, Николай Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ 3-МЕРНОЙ ДИНАМИКИ ПУЧКА В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ УСКОРЯЮЩЕЙ СТРУКТУРЕ В ГЛАДКОМ ПРИБЛИЖЕНИИ.
1.1. Вывод уравнения движения.
1.2. Общий анализ эффективной потенциальной функции.
1.2.1. Анализ поперечной и продольной устойчивости.
1.2.2. Анализ параметрических резонансов.
1.3. Ускоряющая структура с синхронной и одной несинхронной гармониками.
1.4. Влияние нескольких несинхронных гармоник поля
ГЛАВА 2. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ УСКОРИТЕЛЯ-ГРУППИРОВАТЕЛЯ С ВЧ ФОКУСИРОВКОЙ.
2.1. Влияние собственного поля на продольную динамику пучка в случае аксиальной симметрии. Предельный ток пучка.
2.1.1. Влияние кулоновского поля на продольное движение частиц.
2.1.2. Влияние кулоновского поля на поперечное движение частиц.
2.2. Метод выбора основных параметров ускоряющего канала.
2.3. Расчёт параметров группирователя для некоторых вариантов ускоряющих структур.
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ИНТЕНСИВНЫХ ПУЧКОВ В УСКОРЯЮЩИХ СТРУКТУРАХ с ВЧ ФОКУСИРОВКОЙ.
3.1. Динамика интенсивного ионного пучка в ускоряющей структуре с аксиально-симметричной ВЧ фокусировкой.
3.1.1. Анализ продольного движения.
3.1.2. Анализ поперечного движения.
3.2. Динамика интенсивного ионного пучка в ускоряющей структуре с ленточной ВЧ фокусировкой.
3.3. Метод расчёта геометрии ускоряющего канала по заданному распределению ВЧ поля.
3.4. Примеры расчёта геометрии ускоряющего канала с аксиальной ВЧ фокусировкой.
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ ИНТЕНСИВНОГО ИОННОГО ПУЧКА В СТРУКТУРАХ С ВЧ ФОКУСИРОВКОЙ.
4.1. Решение уравнений движения.
4.2. Собственное поле сгустка. Решение уравнения Пуассона.
4.3. Общая структура программы расчёта динамики интенсивного ионного пучка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ.
Проблема создания ускорителей ионов на малые энергии занимает одно из первых мест среди задач ускорительной техники. Непрерывный рост интереса к этой проблеме объясняется активным расширением круга исследовательских и прикладных задач в ядерной физике, физике высоких энергий, технике, технологии, медицине, энергетике и многих других областях, решение которых невозможно без применения ускорителей указанного типа [1-3]. Основными направлениями их использования являются создание начальной части крупных ускорительных комплексов, исследования радиационного поведения образцов в материаловедении, ионная имплантация и изучение радиационных дефектов полупроводников в микроэлектронной технологии, радиационная модификация полимеров в химии, лечение и диагностика некоторых видов онкологических заболеваний в медицине, различные технологии, использующие нейтронные генераторы, в частности, активационный анализ, нейтронная дефектоскопия, экспресс-диагностика наличия взрывчатых веществ, а также утилизация отходов атомной энергетики.
Особенную актуальность в последние годы приобретают вопросы увеличения тока пучка ускоряемых ионов. Основными направлениями их использования являются создание интенсивных нейтронных генераторов, мезонных фабрик, систем уничтожения ядерных отходов (трансмутация), а также производство ядерного горючего [1]. Многомодульные ионные ускорители планируется использовать в системе нейтральной инжекции (СНИ) для термоядерного реактора. В СНИ ускоренный пучок отрицательно
Таблица. 1.2 Величины частот поперечных колебаний шл при р=тт.
п=0 п=1 п=2 п=
8=0 X со л2 =0.0096 со л2 =0.0068 со л 2 =0.0
Б=1 о)л2<0 X со л 2 =0.028 сол2=0.
сч II сл 8 дз ы А О со л2 =0.0075 X со л2 =0.
Проанализируем, как меняется условия поперечной фокусировки (1.16) при изменении (35. Введём параметр ас, определяемый как О)Т1(ас)=0. Таким образом, при а>ас частота
радиальных колебаний мнима и поперечное движение неустойчиво даже в отсутствие кулоновского взаимодействия частиц. На рис. 1.4 изображена зависимость ас от для систем {/<=0, £=1, п=2}, {/и=я, 5=0, п= 1}, {!Л=п, 5=1, п=2). Это убывающая функция ~ 1 / (3^. Для всех значений продольной координаты коэффициент а выбирается в интервале 0 < ы < ас для обеспечения необходимой жёсткости поперечной фокусировки, поскольку воздействие дефокусирующих сил кулоновского расталкивания при слишком малой величине со Т|
может приводить к большим потерям частиц по радиусу. Как видно из рис. 1.4, коэффициент а, а значит и темп ускорения, может быть существенно увеличен в диапазоне малых скоростей без потери эффективности ВЧ фокусировки. Кроме того, это означает, что ВЧ