+7 499 196 95 39
Изобретение относится к области ускорителей заряженных частиц с большой массой и с малым электрическим зарядом и может использоваться при создании ускорителей кластерных ионов для применения в областях ядерной энергетики, решения проблем управляемого термоядерного синтеза и для изучения свойств материи при сверхвысокой плотности энергии. Технический результат - увеличение тока в пучке кластерных ионов с различной массой на выходе ускорителя. Способ предусматривает использование инжектора для ускорителя кластерных ионов, в котором реализована одновременная экстракция заряженных частиц из плазмы нескольких источников кластерных ионов по нескольким каналам, формирование ионных пучков, ускорение их компрессии и ввода в ускоряющую ВЧ структуру ускорителя. Инжектор содержит несколько разнесенных в пространстве каналов, входная апертура каждого из которых соединена с отдельным источником кластерных ионов. Процесс формирования ионного пучка, ускорения, фокусировки и изменения траектории его движения, для заряженных частиц с большой массой и малым электрическим зарядом при помощи только электрического поля, связан с необходимостью создания больших напряженностей такого поля. Для более эффективной реализации процессов формовки и ускорения пучков кластерных ионов в инжекторе использована комбинация скрещенных силовых полей: аксиально-симметричного электрического поля и мультипольного магнитного поля со сложной конфигурацией силовых линий. Примененная комбинация полей такого типа, позволяет как ускорять, так и эффективно удерживать на заданной траектории движения, а также осуществлять радиальную компрессию пучков кластерных ионов в каждом канале для кластеров, обладающих широким диапазоном масс и малым зарядом. Суперпозиция электрического поля и мультипольного магнитного поля позволяет уменьшать поперечные размеры ионного пучка, увеличивать площади апертур для экстракции кластерных ионов из ИИ и способствует увеличению тока в пучке кластерных ионов с различной массой на выходе ускорителя. Способ инжекции кластерных ионов, предусматривающий одновременную инжекцию в ускоритель ионов, экстрагированных с большой площади плазменной поверхности, за счет использования инжектора для ускорителя кластерных ионов, содержащего обечайки, в которых выполнены апертуры, соосно-сходящиеся к его центральной оси, в направлении от источника ионов (ИИ) к ускоряющей высокочастотной (ВЧ) системе, с диаметрами, уменьшающимися по мере приближения обечаек к указанной ВЧ системе, отличающийся тем, что для увеличения тока пучка кластерных ионов при инжекции кластерных ионов в ускоритель обечайки в указанном инжекторе выполнены из диэлектрического материала, и каждая апертура на ближайшей к источнику кластерных ионов обечайке соединена с выходом соответствующего источника кластерных ионов, и во все апертуры всех обечаек установлены тонкостенные металлические трубки дрейфа таким образом, чтобы между соответствующими трубками дрейфа соседних обечаек существовали зазоры, причем диаметр каждой трубки дрейфа должен соответствовать диаметру апертуры в данной обечайке, при этом все трубки дрейфа на каждой обечайке электрически соединены между собой и с отдельным источником электропитания, а между обечайками, симметрично центральной продольной оси зазоров между трубками дрейфа, вокруг этих трубок дрейфа, на одинаковом расстоянии от стенок трубок дрейфа, установлены по шесть постоянных магнитов, электрически изолированных от трубок дрейфа и сдвинутых по окружности относительно друг друга на 60 градусов так, чтобы в трубках дрейфа и в зазорах между ними существовало мультипольное магнитное поле, величина которого на центральной продольной оси зазоров равнялась нулю и резко нарастала вблизи поверхностей постоянных магнитов и в зазорах между ними.