Диагностика плотности свободных электронов в плазме по энергетическим потерям быстрых протонов

• Автор: Фертман, Александр Давидович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 124 с.

Содержание.
Введение
Глава 1. Проблемы диагностики плотности свободных электронов в плазме. Торможение тяжелых заряженных частиц в плазме.
1.1. Методы диагностики плотности свободных электронов в плазме.
1.2. Теоретическое описание процесса торможения ионов в веществе.
1.3. Экспериментальные исследования торможения ионов в плазме Глава 2. Методика определения плотности свободных электронов на основе экспериментально измеренных значений потерь энергии протонов в плазме.
Глава 3 Экспериментальное измерение потерь энергии протонов в плазме капиллярного разряда с испаряющейся стенкой (КРИС).
3.1. Плазменная мишень на основе КРИС
3.1.1. Описание плазменной мишени на основе КРИС.
3.1.2. Методика измерения давления в плазме, с помощью интерферометра Майкельсона, и ее применение при диагностике капиллярного разряда.
3.2. Измерение тормозных потерь протонов с энергией 3 МэВ в плазме КРИС с помощью магнитного анализатора.
3.2.1 КРС>-2 начальная часть ускорителя ИСТРА-36 в ГНЦ РФ ИТЭФ
3.2.2. Измерение потерь энергии протонов в плазме с помощью магнитного анализатора.
3.2.3. Экспериментальная установка по измерению потерь протонов в плазме КРИС с помощью магнитного анализатора.
3.3 Измерение тормозных потерь протонов с энергией 3-6 МэВ в плазме КРИС времяпролетным методом.

3.3.1 Электростатический перезарядный ускоритель университета
Эрланген - Нюрнберг
3.3.2. Измерения потерь энергии протонов времяпролетным методом
3.3.3 Экспериментальная установка по измерению потерь протонов в плазме КРИС времяпролетным методом
3.3.4. Система регистрации протонов в экспериментах по измерению потерь энергии протонов в плазме КРИС методом времени пролета
Глава 4. Результаты экспериментов по измерению тормозных потерь протонов и определение плотности свободных электронов в плазме КРИС
4.1. Обработка результатов измерений потерь энергии протонов
с помощью анализирующего магнита
4.2. Обработка результатов измерений потерь энергии
протонов времяпролетным методом.
4.3 Определение плотности свободных электронов в плазме КРИС. 109 Заключение
Благодарности
Список литературы

Введение.
Исследование взаимодействия ионизирующего излучения с веществом многие годы остается классической задачей атомной и ядерной физики. Благодаря широкой области применения интерес к этой тематике не ослабевает уже в течении многих лет. Особое место среди работ посвященных различным аспектам данной проблемы занимают исследования в области Инерциального Термоядерного Синтеза (ИТС) на пучках тяжелых ионов. Причина такого особого интереса чрезвычайно проста. При сокращении запасов природного топлива термоядерный синтез становится одним из возможных вариантов решения энергетических проблем. А ИТС на пучках тяжелых ионов представляется одним из реальных путей для создания полномасштабной энергетической установки.
Существует два принципиально различающихся варианта схем ИТС. Это схемы прямого действия, когда драйвер непосредственно облучает мишень, и непрямого действия, когда энергия лазера или пучка ионов преобразуется в ренгеновское излучение. Преобразование происходит либо в специальных конверторах, располагаемых по периметру внешней оболочки мишени, в случае использования ионного пучка, либо в самой оболочке, которая окружает капсулу в случае лазерного нагрева. На сегодняшний день соображения равномерности облучения мишени, а также желание уменьшить чувствительность схемы к гидродинамическим нестабильностям, привели к тому, что реальные программы по созданию установки ИТС предполагают использование схемы непрямого сжатия. В случае использования в такой схеме в качестве драйвера тяжелоионного пучка, конверторы, выполняемые из легких материалов (например, Ве или пластик), поглощают энергию ионов и переводят ее в излучение в мягком рентгеновском диапазоне (~ 300 эВ), которое через процесс абляции оболочки капсулы и осуществляет ее имплозию. При оптимальной конструкции мишени, примерно 70 - 80 % энергии драйвера конвертируется в излучение в

Рис. 1.3 Оболочечные поправки, вносимые в формулу для потерь энергии для случая торможения протонов.
Неточности, возникающие в теории при принятии предположения б, могут быть устранены с помощью учета эффектов плотности и каналирования. Эффект каналирования имеет место только в кристаллах и вносит поправку, связанную с ориентацией кристаллической решетки относительно оси прохождения пучка ионов [45]. Для «типичных» газов, при энергиях меньше ультрарелятивистских, налетающая частица взаимодействует одновременно не более чем с одним атомом поглотителя (то есть при каждом следующем акте взаимодействия «успевает забыть» предыдущий). Но это утверждение неверно для конденсированных сред и особенно для твердых тел. При высоких скоростях необходимо учитывать поляризацию атомов среды, находящихся между пролетающей частицей и рассматриваемым атомом. Наиболее подробно влияние эффекта плотности на потери энергии частиц, описано в работах Ландау [46] и Стернхеймера [47]. По оценкам последнего, максимальная поправка, вносимая данным эффектом в тормозную способность среды не превышает 2 %.
Необходимость внесения поправок, связанных с использованием первого Борновского приближения при выведении формулы Бете, была обусловлена полученными в 1953 году экспериментальными различиями в потерях энергии положительных и отрицательных пионов в фотоэмульсии