Формирование интенсивного пучка многозарядных ионов из плотной плазмы, создаваемой мощным миллиметровым излучением

• Автор: Сидоров, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание.
Введение
Глава 1. Экспериментальная установка и методы диагностики
1.1. Описание экспериментальной установки
1.2. Система извлечения ионов
1.3. Системы транспортировки и диагностики ионного пучка
Глава 2. Создание плотной плазмы в магнитных ловушках с квазигазодинамическим режимом удержания
2.1. Экспериментальное исследование генерации многозарядных ионов в плазме ЭЦР разряда, создаваемой в ловушке со встречными полями
2.2. Экспериментальное исследование «нерезонансного» разряда
2.3. Численный анализ «нерезонансного» СВЧ разряда
Глава 3. Формирование яркого пучка ионов из плотной плазмы
3.1. Формирование пучка многозарядных ионов высокой яркости из плотной плазмы ЭЦР разряда
3.2. Подавление шумов ионного пучка
3.3. Эмиттанс и распространение пучка
3.4. Формирование пучка ионов, извлекаемых из плазмы «нерезонансного» разряда
Глава 4. Извлечение интенсивного пучка многозарядных ионов из плотной плазмы ЭЦР разряда
4.1. Особенности извлечения интенсивных пучков ионов
4.2. Предпосылки использования многоапертурной системы экстракции в ЭЦР источнике ионов с квазигазодинамическим режимом
4.3. Результаты экспериментов с многоапертурной системой извлечения ионов

4.4. Измерение эмигганса сильноточного пучка, экстрагированного из плазмы ЭЦР разряда
4.5. Обсуждение возможности практического использования интенсивных пучков тяжелых многозарядных ионов
Заключение
Список публикаций по теме диссертации
Литература

Введение.
В последнее время наблюдается быстрое развитие технологий, связанных с использованием пучков ионов; например, обработка и модификация поверхностей полупроводников [1], ионно-лучевая эпитаксия [2] и имплантация [1], воздействие на раковые опухоли [3] и т.д. Широко используются интенсивные пучки частиц и в научных исследованиях, например, для дополнительного нагрева плазмы в тороидальных установках термоядерного синтеза [4], для нагрева специальных мишеней в установках инерционного термоядерного синтеза [5], для синтеза новых сверхтяжелых элементов [6], получения экстремальных состояний вещества [7] и т.д. Все это стимулирует высокую активность в исследованиях и совершенствовании источников ионов.
К настоящему времени созданы и активно используются несколько классов источников ионов, отличающихся как способом создания плазмы, так и параметрами производимых пучков. Подробное описание источников ионов различных типов и способов их применения собраны в целом ряде монографий, см., например, [8]. Одной из актуальных является задача создания источников многозарядных ионов (МЗИ) тяжелых элементов [9-11], которые находят широкое применение, как в науке, так и в технике. Дело в том, что энергия ускоряемых ионов зависит от заряда иона и растет пропорционально заряду в линейных и пропорционально квадрату заряда в циклотронных ускорителях, т.е. использование многозарядных ионов позволяет при тех же ускоряющих напряжениях получать существенно большие энергии ионов или, соответственно, снижать ускоряющие напряжения при сохранении энергии частиц. Кроме того, например, от величины заряда иона зависит эффективность его торможения в веществе, что может быть важно в экспериментах по получению экстремального состояния вещества и, в том числе, в исследованиях по инерциальному термоядерному синтезу на тяжелых ионах (ИТС), и онкологии.
Среди источников МЗИ отметим источники на основе разряда низкого давления, поддерживаемого в открытой магнитной ловушке электромагнитным излучением в условиях электронно-циклотронного резонанса (ЭЦР). ЭЦР источники выгодно отличаются от источников других типов в тех случаях, когда требуется умеренно высокий средний заряд ионов (например, 7-9 для аргона) при достаточно большом полном токе пучка (~ 1 мА). Они имеют большой ресурс работы, стабильны, позволяют легко менять рабочее вещество. Эти источники широко применяются, например, для получения интенсивных пучков МЗИ и инжекции их в циклотронные ускорители; более того, можно утверждать, что создание ЭЦР источников многозарядных ионов вдохнуло новую жизнь в циклотронные ускорители, существенно расширив возможности последних. В настоящее

Рис. 1.

- коллектор
запирающий электрод
защитный электрод
изолятор

1.1. Устройство цилиндра Фарадея.