Исследование и разработка устройств оптики заряженных частиц электростатических ускорителей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Введение.

Глава I. Некоторые проблемы техники формирования ионных пучков на электростатических ускорителях.

1.1. Согласование характеристик пучка с оптическим каналом электростатического ускорителя. Ю

1.1.1. Развитие и современное состояние систем согласования на электростатических ускорителях и методы их анализа.

1.1.2. Специфика проблемы согласования на перезарядных ускорителях

1.2. Подавление разрядных процессов в канале ускоряющей трубки.

1.2.1. Особенности разрядных процесов в ускоряющих трубках электростатических ускорителей.

1.2.2. Ускоряющие трубки с наклонными полями.

1.2.3. Ускоряющие трубки с продольной модуляцией осевого потенциала

1.2.4. Ускоряющие трубки с магнитным подавлением.

1.3. Выводы.

Глава II. Разработка и расчетный анализ ионно-оптической схемы системы согласования пучка для перезарядного ускорителя ЭГП-15.

2.1. Оценка факторов, приводящих к расплыванию пучка в канале ин-жекции перезарядного ускорителя ЭГП-15.

2.2. Фокусировка ионного пучка с конечным эмиттансом ускоряющей трубкой электростатического ускорителя.

2.2.1. Обобщение расчетного метода Элкинда на пучки с конечным эмиттансом.

2.2.2. Анализ условий фокусировки ионного пучка ускоряющей трубкой электростатического ускорителя.

2.3. Выбор и расчетное обоснование ионно-оптической схемы для системы согласования пучка перезарядного ускорителя ЭГП-15.

2.3.1. Предварительная оценка ионно-оптических характеристик низкоэнергетичной ступени ускорения.

2.3.2. Вычислительный метод для анализа аксиально-симметричных электростатических устройств формирования пучка

2.3.3. Оптическая схема системы согласования пучка перезарядного ускорителя на основе изофокусирующей линзы.

Глава III. Разработка ускоряющих структур с наклонными полями и некоторые особенности их применения в различных режимах работы электростатических ускорителей.

3.1. Развитие методик расчета ускоряющих структур с наклонными полями и анализа их ионно-оптических характеристик.

3.1.1. Расчетно-аналитическая методика

3.1.2. Компьютерно-ориентированная методика.

3.2. Высокоэнергетичные секции ускоряющей трубки перезарядного ускорителя ЭГП-15.

3.2.1. Особенности режима ускорения многозарядных ионов в вы-сокоэнергетичных секциях ускоряющей трубки перезарядного ускорителя.

3.2.2. Оптимизация электродной структуры высокоэнергетичных секций ускоряющей трубки с наклонными полями.

3.3. Разработка электродной структуры высокоэнергетичных секций ускоряющей трубки перезарядного ускорителя ЭГП-10М.

3.4. Ускоряющая трубка электростатического ускорителя со скрещивающимися наклонными полями.

Глава IV. Стендовые испытания элементов ускоряющей трубки электростатического ускорителя.

4.1. Высоковольтные испытания модульной секции широкоапертурной ускоряющей трубки электростатического ускорителя.

4.2. Кондиционирование вакуумных промежутков ускоряющей трубки электростатического ускорителя дуговым разрядом с искусственно накаливаемым катодом.

Актуальность проблемы. Современные электростатические ускорители (ЭСУ), продолжая оставаться важным инструментом ядерно-физических исследований [1-7], в последнее время находят все более широкое применение также и во многих других отраслях человеческой деятельности, как научной, так и практической [8-19]. Привлекательность электростатических ускорителей для потенциальных потребителей ионных пучков в энергетическом диапазоне от одного до ста МэВ объясняется уникальной совокупностью их свойств, среди которых в первую очередь следует назвать рекордно высокую моноэнергетичность, возможность осуществления и, что особенно важно для многих приложений, оперативное изменение режимов ускорения различных ионов, сравнительно невысокую стоимость и небольшие эксплуатационные затраты. Многообразие режимов, отличающихся по сорту ускоряемых частиц, энергии, интенсивности, а для импульсных пучков-и по характеристикам ионных сгустков [20-31], предъявляют повышенные требования к надежности и эффективности ионно-оптической системы электростатического ускорителя.

Решение задач современной экспериментальной ядерной физики, развитие на базе ЭСУ прецизионных методов анализа (ускорительная масс-спектрометрия, техника ионного микрозонда) невозможно без обеспечения высокого качества ускоряемого пучка [17,24, 29-34], которое определяется его энергетическим разрешением, геометрическими и фазовыми характеристиками, стабильностью пространственного положения и интенсивности, а также должно отвечать ряду других критериев в соответствии с требованиями конкретной работы.

Одним из наиболее заметных факторов, влияющих на надежность электростатического ускорителя, является электрическая прочность вакуумной изоляции, которая в значительной степени определяется способом подавления разрядных процессов, протекающих в вакуумном канале ускоряющей трубки (УТ). Разработка систем подавления разрядных процессов, в основу которой положены знания о природе возникновения и характере движения вторичных заряженных частиц, равно как изучение механизмов взаимодействия ускоренного пучка с этими системами представляют собой важную задачу корпускулярной оптики электростатических ускорителей [35-38].

Экстремальные условия эксплуатации систем формирования ионного пучка (высокая напряженность электростатического поля, электромагнитное ионизирующее излучение, бомбардировка электродных поверхностей заряженными частицами) стимулирует поиск наиболее эффективных способов их кондиционирования, которые наряду с оптическими характеристиками могут оказывать решающее влияние на электрическую прочность ускорителя [37].

Таким образом, проблема разработки и рационального применения систем формирования пучка является одной из наиболее актуальных задач техники электростатических ускорителей и связанных с ними приложений.

Состояние вопроса. Эффективное использование электростатического ускорителя предполагает его работу в составе сложного многофункционального измерительного комплекса, на базе которого реализованы различные физические методики. Это обстоятельство наряду с возрастающей потребностью в прецизионных ионных пучках с регулируемыми параметрами стимулирует постоянный интерес специалистов к совершенствованию ионно-оптических систем ЭСУ, что подтверждается последними разработками [34, 39, 40].

Известно, что одной из основных проблем оптики электростатических ускорителей является задача согласования ионного пучка с ускоряющей трубкой, которая имеет несколько различных технических решений [35]. Получившие широкое распространение на перезарядных ускорителях сеточные системы согласования обладают хорошими ионно-оптическими характеристиками и по многим параметрам превосходят прежние системы с открытым входом в УТ. В то же время взаимодействие пучка с сеткой, особенно в режиме ускорения тяжелых ионов, может приводить к ряду нежелательных эффектов и, в первую очередь, к разрядным процессам в ускорительном канале. Появившиеся недавно сообщения о системе согласования с открытым входом в ускоряющую трубку, которая по своим характеристикам может составить конкуренцию сеточным устройствам [34,40], представляют несомненный научный интерес и являются стимулом к поиску более эффективных технических решений.

Другим не менее важным на наш взгляд вопросом разработки и применения устройств электронной и ионной оптики на электростатических ускорителях является проблема подавления разрядных процессов в канале ускоряющей трубки. Здесь также существует несколько принципиально различных технических подходов [37], что говорит как о сложности проблемы, так и об отсутствии в настоящее время универсального способа ее решения. Недавнее сообщение Летурне-ля [39] о получении в ускоряющей структуре с наклонными полями максимальной напряженности 4,0 МВ/м (ее техническое описание автором не приводится) делает весьма актуальным поиск и исследование новых электродных конфигураций для этих ускоряющих структур.

Более детально обозначенные проблемы оптики заряженных частиц электростатических ускорителей (история вопроса и современное состояние) будут рассмотрены в первой главе диссертации.

Постоянно сохраняющаяся тенденция развития ускоряющих трубок в сторону более высоких градиентов поля стимулирует работы, направленные на создание эффективной процедуры их кондиционирования. Среди этих работ особо выделяются исследования воздействия плазмы низковольтного дугового разряда в водороде на высоковольтные характеристики ускоряющих трубок, как по уже полученному эффекту, так и по ряду еще нерешенных проблем [41-44]. Некоторые вопросы техники кондиционирования элементов ускоряющих трубок дуговым разрядом обсуждаются в четвертой главе настоящей диссертации.

Цель работы. Целью работы является улучшение условий транспортировки пучка в ускоряющих трубках электростатических ускорителей и повышение их вакуумной электрической прочности. Она включает в себя три взаимосвязанные задачи:

1. поиск наиболее эффективной схемы согласования ионного пучка с оптическим каналом низкоэнергетичной ступени перезарядного ускорителя;

2. изучение факторов, влияющих на транспортировку многозарядных ионов и максимальную энергию вторичных заряженных частиц в ускоряющей трубке с наклонными полями;

3. отработку методик высоковольтных испытаний и кондиционирования элементов широкоапертурной ускоряющей трубки с осевой симметрией электродов.

Решение поставленных задач направлено прежде всего на повышение предельного напряжения и расширение экспериментальных возможностей перезарядного электростатического ускорителя ЭГП-15 ГНЦ РФ ФЭИ, однако результаты работы могут быть использованы и на других электростатических ускорителях.

Научная новизна. Научная новизна диссертации включает следующие положения.

1. Развиты методики аналитического и численного расчета элементов ионной оптики электростатических ускорителей (систем согласования характеристик пучка с ускоряющими трубками и ускоряющих структур с наклонными полями).

2. Впервые для перезарядного ускорителя предложена и теоретически исследована ионно-оптическая схема системы согласования пучка на основе изофо-кусируюгцей линзы.

3. Для высокоэнергетичной ступени перезарядного ускорителя предложен способ уменьшения пространственной дисперсии ионов с различными зарядовыми состояниями в ускоряющей структуре с наклонными полями.

4. Выполнено расчетное обоснование диафрагмирования щелевого ионно-оптического канала ускоряющей трубки с наклонными полями.

5. Впервые для ускоряющей трубки с наклонными полями предложена электродная структура с повышенной эффективностью улавливания вторичных заряженных частиц (ускоряющая структура со скрещивающимися наклонными полями).

6. Выполнены высоковольтные испытания экспериментальной секции модульной широкоапертурной ускоряющей трубки электростатического ускорителя с сеточно-диафрагменными устройствами подавления разрядных процессов в канале и аксиально-симметричными электродами.

7. Разработана методика кондиционирования вакуумных промежутков ускоряющих трубок, изготовленных по клеевой технологии, плазмой водородного дугового разряда с искусственно накаливаемым катодом. Практическая ценность. Результаты проведенных исследований нашли применение при разработке ускоряющих трубок для электростатических ускорителей ЭГП-15, ЭГП-10М, ЭГ-2,5, ЭГ-1 и ряда других. Их внедрение обеспечило возможность решения проблем, связанных с изучением структуры ядер и механизмов ядерных реакций, а также удовлетворение потребности атомной энергетики в ядерных данных. Созданы условия для проведения исследований по радиационному материаловедению с использованием пучков ионов широкого спектра масс. Результаты работы позволили решить важную задачу прикладного характера-создание прецизионных фильтров на основе трековых мембран.

Однако практическая ценность работы заключается не только в уже внедренных или находящихся в стадии внедрения технических решениях. Перспективные разработки, такие как ускоряющая трубка с повышенной эффективностью подавления вторичных заряженных частиц, система согласования на основе изофо-кусирующей линзы, методика кондиционирования вакуумных промежутков могли бы, на наш взгляд, расширить возможности действующих установок, прежде всего за счет увеличения их предельного напряжения и повышения эффективности транспортировки ускоряемых ионов.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались

• на Всесоюзных совещаниях по обмену опытом эксплуатации и усовершенствования электростатических ускорителей (Харьков, 1984; Обнинск, 1988);

• на Международном симпозиуме "Beam Technologies" (Дубна, 1995);

• на Совещаниях по ускорителям заряженных частиц (Протвино, 1994, 1996);

• на Международной конференции по электростатическим ускорителям (Обнинск, 1997);

• на Европейской конференции по ускорителям заряженных частиц ЕРАС'98 (Стокгольм, 1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 1 изобретение.

Автор защищает:

• методики аналитического и численного расчета элементов ионно-оптических систем электростатических ускорителей;

• ионно-оптическую схему системы согласования пучка для перезарядного ускорителя на основе изофокусирующей линзы;

• способ уменьшения в ускоряющей структуре с наклонными полями высоко-энергетичной ступени перезарядного ускорителя пространственной дисперсии ионов с различными зарядовыми состояниями;

• ускоряющую структуру со скрещивающимися наклонными полями;

• электродные структуры ускоряющих трубок перезарядных ускорителей ЭГП-10М и ЭГП-15;

• результаты высоковольтных испытаний секции модульной широкоапертур-ной ускоряющей трубки с сеточно-диафрагменным подавлением разрядных процессов;

• методику кондиционирования вакуумных промежутков ускоряющих трубок.

Выводы.

1. Экспериментально подтверждено, что применение сеточно-диафрагменных устройств с одновременным запиранием положительно и отрицательно заряа)

V/ г 1

У/ Я у/У// л |

У/г с~т я я мы

510 МОм 510 МОм 510 МОм

510 МОм 510 МОм 510 МОм

510 МОм 510 МОм 510 МОм б)

У/ 1 г

Я

1 г 1

Г/ ж я

-V я мы

100 МОм 100 МОм 330 МОм 510 МОм 510 МОм

510 МОм 510 МОм 300 МОм 100 МОм 100 МОм 300 МОм

510 МОм 510 МОм

Рис. 4.2. Схемы включения сеточно-диафрагменных устройств, испытанные на ускорителе. а) Электроды устройств закорочены. б) На сетки поданы запирающие потенциалы. женных вторичных частиц является эффективным способом подавления разрядных процессов в канале ускоряющей трубки.

2. Для повышения надежности сеточно-диафрагменных устройств необходима оптимизация их конструкции и режимов высоковольтного питания.

3. Как дополнительная мера подавления разрядной активности в канале может быть использована установка постоянных магнитов в районе апертурных отверстий диафрагм.

4.2. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВАКУУМНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ УСКОРЯЮЩЕЙ ТРУБКИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ДУГОВЫМ РАЗРЯДОМ С ИСКУССТВЕННО

НАКАЛИВАЕМЫМ КАТОДОМ

Одной из особенностей вакуумной изоляции электростатического ускорителя является возможность необратимого ухудшения ее характеристик вследствие пробоев, сопровождаемых неконтролируемым выделением в ускоряющих промежутках даже небольшой (10—100 Дж) части от энергии, аккумулированной в электростатическом поле ускорителя (~104-105 Дж) [37,177]. Поэтому наряду с мерами, предпринимаемыми по усилению изоляции и защите ее от перенапряжений, необходимо обеспечить такой режим выхода установки на рабочие параметры, при котором вероятность повреждения вакуумных промежутков была бы минимальной. На практике устойчивой работы промежутков ускоряющей трубки добиваются их кондиционированием по различным методикам [37]. Эффективным способом кондиционирования высоковольтных устройств с вакуумной изоляцией является обработка поверхностей электродов плазмой тлеющего разряда в среде инертных газов [178, 179]. Однако в случае ускоряющих трубок, для которых площадь изоляции составляет заметную долю от общей площади вакуумной поверхности, применение указанной методики ограничено из-за возможности загрязнения изоляционных колец продуктами катодного распыления электродов. В [41] было предложено использовать для плазменного кондиционирования ускоряющей трубки электростатического перезарядного ускорителя низковольтный дуговой разряд в водороде. Небольшое катодное падение потенциала в сочетании с применением более легких, чем у инертных газов ионов водорода, позволило практически почти полностью избежать запыления рабочих поверхностей керамических изоляторов. После кондиционирования ускоряющей трубки разрядом (давление водорода ~10 Па, разрядный ток до 10 А, время обработки -несколько часов) напряжение на ускорителе удалось поднять с 8 до 10 MB при заметном уменьшении интенсивности микроразрядов. Было обнаружено также, что скорость детренировки промежутков настолько мала, что напряжение 10 MB могло быть восстановлено сразу после нескольких дней перерыва в работе ускорителя. Дальнейшее развитие методика получила в работах [42-44].

В настоящее время при изготовлении ускоряющих трубок для электростатических ускорителей наибольшее распространение получили две технологии ваку-умно-плотного соединения электродов и изоляторов - диффузионная сварка и соединение при помощи полимерных клеев [37]. Однако рассматриваемая методика кондиционирования применялась только для трубок, изготовленных с помощью диффузионной сварки, поскольку при описанных в литературе режимах обработки происходил нагрев элементов конструкции до нескольких сот градусов, что совершенно недопустимо для клеевых соединений.

Целью настоящей работы являлось выяснение возможности применения и эффективность метода кондиционирования дуговым разрядом промежутков ускоряющих трубок, изготовленных по клеевой технологии [124, 173] в отделе ускорителей Физико-энергетического института.

Обычно ускоряющие трубки электростатических ускорителей состоят из нескольких десятков вакуумных промежутков. Промежуток (рис. 4.3) образован кольцевым изолятором 1 и металлическим электродом 2. Вакуумно-плотное соединение электродов и изоляторов выполнено с помощью полимерного клея. Для предотвращения попадания паров органических соединений из клеевого шва 4 в вакуумный объем трубки служит металлическое уплотняющее кольцо 3, уложенное в специальную канавку на торцевой поверхности изолятора. Отработка режимов кондиционирования и контрольные испытания проводились на образцах, состоявших из нескольких промежутков, по методике [180], изложенной ниже.

Исследуемый образец помещался на высоковольтный вакуумный стенд технологического участка, проверялся на герметичность гелиевым течеискателем ПТИ-10 и вакуумировался в течение суток магнитным электроразрядным насосом НМДО 0,25-1. После выполненной таким образом предварительной подготовки внутри образца с помощью устройства, схема которого представлена на рис. 4.4, инициировался дуговой разряд. Обработка вакуумных промежутков проводилась в водороде при давлении 5—10 Па. Напуск газа в систему осуществлялся через палладиевый фильтр-натекатель, обычно используемый в ионных источниках электростатических ускорителей. Откачка водорода производилась вакуумным пластинчато-роторным насосом 2НВР-5Д. Для предотвращения попадания паров и продуктов крекинга вакуумного масла в исследуемый образец применялась форвакуумная каталитическая ловушка J1K-40 [181]. В отличие от работы [41] вместо оксидного нами использовался проволочный вольфрамовый катод прямого накала. Катод находился внутри цилиндрического электрода-экрана, выполненного из молибдена, который служил для поджига разряда и ограничивал попадание паров вольфрама с поверхности катода в вакуумные промежутки образца. Катодный узел помещался в вакуумную камеру, установленную на образце и соединенную с ним с помощью фланцев через термостойкую прокладку. Анодное напряжение подавалось на один из электродов образца. Для повышения устойчивости разряда в цепи экрана и анода были включены балластные сопротивления.

Отработка режимов кондиционирования проводилась на технологическом модуле ускоряющей трубки, состоявшем из 22 промежутков. Геометрия вакуумных промежутков модуля представлена на рис. 4.3а (высота изоляционных колец в первом и втором промежутках сверху была уменьшена в 2 раза). В качестве материала для электродов использовалась нержавеющая сталь марки ХН38ВТ, а для изоляторов - ультрафарфор УФ-46. Было установлено, что выбранный тип катода и конструкция катодного узла позволяют длительное время поддерживать разрядный ток на уровне 1-3 А. При токе, превышавшем 4,5 А, происходило быстрое разрушение катода. Выделение тепла за счет рассеиваемой в разряде мощности наблюдалось главным образом в катодной камере и уже при токе разряда 1 А приводило к недопустимому нагреву верхнего фланца модуля. Применение принудительного воздушного охлаждения позволило стабилизировать температуру катодной камеры на уровне 50-700 С (в зависимости от режима), температура клеевых соединений не превышала при этом 45 ° С.

Одним из факторов, определяющих положение участков, на которых существует опасность загрязнения поверхности изоляторов за счет распыления, является распределение потенциала в разрядном промежутке, приближенное предк вакуумному насосу

Рис. 4.4. Схема устройства для кондиционирования промежутков дуговым разрядом.

РЖ1 (¿V к/ ,А/ .л/ А/ А/ АЛ АЛ АЛ Лл АЛ А! р — — ик 1 1 '//////У; ■УУУУУУА V ¡> ;> > ■Л X V \ !> .АА V V ? ? /V V V > > л л V V !> > Л 'Л V ^ ? ¡> л л V V > > УУ ? > Л X V ? > X"

ЩЖ \ V4* V4* \\ УЧ W

6 и иэ иа

Рис. 4.5. Распределение потенциала на электродах секции ускоряющей трубки во время кондиционирования разрядом. ставление о котором дают потенциалы электродов трубки [41]. На рис. 4.5 представлены потенциалы электродов, снятые при следующих параметрах разряда: напряжение на разрядном промежутке, включавшем в себя 10 промежутков модуля, 11^ = 102 В; напряжение экрана 1/э = 18 В; ток разряда 1-1,1 А; давление газа в вакуумном объеме Р-8 Па. Суммарное катодное падение при этом составляло приблизительно 60 В. В отличие от данных работы [41] в распределении потенциала заметно анодное падение порядка 8 В, которое, вероятно, определялось эмиссионными характеристиками катода. При осмотре модуля, выполненного после 10 часов обработки разрядом в различных режимах, следы загрязнения продуктами распыления были обнаружены только на поверхности проходных изоляторов, к которым крепился катодный узел. Рабочие поверхности изоляторов в промежутках оставались чистыми. В дальнейшем, при высоковольтных испытаниях не наблюдалось возрастание тока утечки, связанного с загрязнением поверхности изоляторов.

Изучение воздействия разряда на металлическую поверхность проводилось на образцах. Образец, изготовленный из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и прошедший электрохимическую полировку, был помещен на электрод технологической модуля. После обработки в течение полутора часов плазмой разряда в водороде (ток разряда 1 = 2 А, анодное напряжение иа-120 В) образец был извлечен из вакуумной камеры, а на его место был установлен аналогичный образец. Он обрабатывался полтора часа дуговым разрядом низкого давления в аргоне (1 = 2 А, 1/а = 70 В, газ подавался в разрядную камеру через игольчатый натекатель). Предварительно было установлено, что нахождение образца в плазме аргонного разряда более длительное время либо увеличение разрядного тока до 4-5 А приводили к заметной невооруженным глазом карбонизации его поверхности. Для образцов, находившихся в водородной плазме при различных режимах горения разряда, карбонизация поверхности визуально не наблюдалась. На рис. 4.6 представлены снимки поверхности контрольного и обработанных образцов, выполненные на электронном сканирующем микроскопе с увеличением в 50000 раз. В отличие от контрольного поверхность образца, находившегося в водородной плазме, заметно изменилась (появилась зернистая структура). Изменения произошли и на поверхности, обработанной аргоном.

Рис. 4.6.*) Поверхность образцов (увеличение 5-10*) из нержавеющей стали 12Х18Н10Т а) контрольного; б) обработанного дуговым разрядом в водороде {1 = 2 а, время обработки - 1,5 час) ; в) обработанного дуговым разрядом в аргоне (1=2 а, время обработки -1,5 час). Снимки выполнены С.И. Поролло

При данном увеличении они не столь четко выражены, однако, по-видимому, имеют иной характер.

Для выяснения эффективности кондиционирования были изготовлены 2 экспериментальных образца, состоявших из 8 промежутков каждый. Геометрия промежутков представлена на рис. 4.36. В качестве материала для изоляторов в одном образце использовался ультрафарфор УФ-46, в другом - ситалл 1У-23. Электроды были изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Образец, не прошедший кондиционирования, устанавливался на стенд и в течение 24 часов вакуумировался магнитным электроразрядным насосом. Далее проводились его высоковольтные испытания по следующей методике: ступенчатый подъем напряжения на отдельном промежутке с шагом 5 кВ и последующей выдержкой на достигнутом уровне напряжения в течение одного часа. Внешняя электрическая прочность промежутка обеспечивалась газовой изоляцией. Во время высоковольтных испытаний фиксировался ток утечки промежутка и давление в вакуумном объеме. В каждом образце было испытано по 3 промежутка. Все промежутки, начиная с напряжения 30—35 кВ, проявляли заметную микроразрядную активность, сопровождаемую ухудшением вакуума. В качестве примера на рис. 4.7 представлены зависимости тока утечки и давления в вакуумном объеме от времени, снятые при напряжении 40 кВ на одном из промежутков.

Затем было выполнено кондиционирование вакуумных поверхностей образца плазмой дугового разряда. Обработка происходила при разрядном токе 1 = 2 А. Вначале разряд был нестабильным, в его цвете преобладали бледные тона. Приблизительно через 30 минут цвет разряда стал пурпурно-розовым, а его ток стабилизировался. Однако в районе электрода, на который подавалось анодное напряжение, время от времени наблюдались вспышки в виде светящихся сгустков, "бегущих" по образующей апертуры. После кратковременного (на 0,5 часа) повышения разрядного тока до 3,5 А вспышки прекратились. Общее время кондиционирования составляло 4 часа. На рис. 4.8 представлены диаграмма разрядного тока, иллюстрирующая режим обработки, и график происходившего при этом изменения температуры катодной камеры.

Из-за высокой вероятности загрязнения вакуумных поверхностей углеродной пленкой кондиционирование экспериментальных промежутков в среде аргона нами не проводилось.

I, МкА

12.0 мин мин

Рис. 4.7. Диаграммы тока утечки и давления остаточного газа в промежутке до обработки разрядом; 11 = 40 кВ. 3 г а) 2

I, час

Рис. 4.8. Режим кондиционирования, а) График изменения разрядного тока и б) соответствующее ему изменение температуры катодной камеры.

Рис. 4.9. Диаграммы тока утечки и давления остаточного газа в промежутке после обработки разрядом; и = 40 кВ.

После завершения кондиционирования разрядом были выполнены высоковольтные испытания промежутков, не находившихся ранее под высоким напряжением, по методике, изложенной выше. При ступенчатом подъеме напряжения до 60 кВ наблюдались единичные импульсы тока, однако они не сопровождались изменением давления в вакуумном объеме образца. На рис. 4.9 представлены характерные временные зависимости тока утечки и давления, снятые при напряжении 40 кВ на промежутке. В отличие от необработанных промежутков в данном случае микроразряды не наблюдались.

Испытания были повторены после выдержки промежутков в течение 17 суток при остаточном вакууме и показали, что их высоковольтные характеристики практически не изменились.

Таким образом, как и в работах [41-44], кондиционирование промежутков дуговым разрядом в среде водорода приводило к подавлению микроразрядной активности. Для объяснения наблюдаемого эффекта в работе [43] был предложен механизм плазменно-химического травления углеводородных пленок, находящихся на поверхности электродов. Однако согласно данным, приведенным в обзоре [182], скорость реакции травления С-Н пленок атомами водорода низкой энергии, поступающими на поверхность из газоразрядной плазмы, имеет максимум при температуре ~ 3000 С и уменьшается при нормальных условиях на порядок. Поэтому вполне вероятно, что в нашем случае, когда температура электродов не превышала 450 С, механизм подавления микроразрядов мог иметь другую природу. Выводы.

1. Подтверждена возможность кондиционирования вакуумных промежутков УТ, изготовленных по клеевой технологии, дуговым разрядом с искусственно накаливаемым катодом в водороде.

2. Экспериментально показано, что обработка вакуумных промежутков разрядом повышает пороговое напряжение возникновения микроразрядов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании анализа литературных источников были сделаны выводы о некоторых современных тенденциях развития устройств оптики заряженных частиц на перезарядных ускорителях. Одной из таких тенденций является переход от схем согласования пучка с оптическим каналом низкоэнергетичной ступени ускорителя, в которых использован сеточный вход в ускоряющую трубку, к системам с открытым входом. При этом продолжает оставаться актуальной задача поиска и расчетного обоснования системы согласования, способной обеспечить независимость условий прохождения пучка через перезарядное устройство от напряжения на ускорителе. Другая не менее важная тенденция заключается в постоянном совершенствовании способов подавления разрядных процессов в ускорительном канале. Основные усилия разработчиков в последнее время были направлены на развитие устройств, ограничивающих максимальную энергию вторичных заряженных частиц в ускоряющих трубках с аксиально-симметричными электродами. Однако недавнее сообщение о принципиальной возможности работы ускоряющих трубок с наклонными полями при напряженности -4,0 МВ/м делает весьма перспективным поиск и исследование новых электродных структур для данного типа трубок.

2. Для инжектора перезарядного ускорителя ЭГП-15 была предложена ионно-оптическая схема системы согласования пучка на основе изофокусирующей линзы. Ее особенностью является жесткая привязка к перезарядной мишени изображения фиксированного входного кроссовера при постоянном отношении входной и выходной энергий частиц в низкоэнергетичной ступени ускорителя. Подробный расчетно-теоретический анализ (включающий выбор геометрии и характеристик линз; изучение влияния сферической и хроматической аберраций на размеры пучка в плоскости промежуточного изображения; расчет оптического увеличения и огибающих пучка) показал принципиальную возможность работы системы с оптическим увеличением порядка единицы. Это выгодно отличает ее от известных систем согласования, которые при сопоставимых параметрах инжекции осуществляют преобразование входного кроссовера на перезарядную мишень с заметно большим (-2,5-3,0) оптическим увеличением, что является одной из основных причин зависимости коэффициента прохождения пучка от потенциала высоковольтного электрода ускорителя.

3. Принудительное изменение в обдирочной мишени перезарядного ускорителя кратности зарядов ускоряемых частиц, происходящее практически без изменения их энергии, приводит в высокоэнергетичной ускоряющей трубке к зависимости ионных траекторий от заряда. В УТ с наклонными полями указанная зависимость определяет пространственную дисперсию траекторий, которая, наряду с увеличением эмиттанса пучка вследствие диссипативных процессов в обдирочной мишени, может приводить к значительным потерям частиц. Для уменьшения пространственной дисперсии траекторий в высокоэнергетичной ускоряющей трубке с наклонными полями перезарядного ускорителя ЭГП-15 была выполнена оптимизация электродной структуры по минимуму среднего квадрата отклонения частиц с различными зарядами от оптической оси. Внедрение оптимизированной структуры на ускорителе позволило получить ускоренные пучки многозарядных ионов кислорода, кремния и хлора и выполнить большой объем научно-исследовательских работ в области технологии трековых мембран.

4. В ускоряющей трубке с наклонными полями перезарядного ускорителя ЭГП-10М для ограничения энергии вторичных частиц было применено диафрагмирование щелевого канала и установка дополнительных экранов в точках экстремума электронных траекторий. Выбор геометрии ускорительного канала был выполнен на основании траекторного анализа и расчета огибающих протонного пучка. Электродная структура ускоряющей трубки с ограниченной апертурой обеспечила вакуумную электрическую прочность ускорителя без заметной потери интенсивности пучка. Опыт, накопленный при эксплуатации ускоряющей трубки, позволил внедрить диафрагмированную электродную структуру с наклонными полями на перезарядном ускорителе ЭГП-15.

5. Источником высокоэнергетичных вторичных заряженных частиц в канале ускоряющей трубки с наклонными полями являются участки, прилегающие к границам между секциями с противоположным наклоном электродов. Предложенная и теоретически исследованная автором диссертации ускоряющая структура со скрещивающимися наклонными полями позволяет, по крайней мере, в 3 раза снизить максимальную энергию этих частиц. Техническое решение, основанное на идее использования данной ускоряющей структуры, защищено Патентом Российской Федерации.

Одним из способов повышение пространственной устойчивости пучка и, как следствие, улучшения его энергетической однородности является применение ускоряющих трубок с аксиально-симметричными электродами. В работе приводятся результаты высоковольтных испытаний экспериментальной секции модульной трубки с аксиально-симметричными электродами и сеточно-диафрагменными устройствами подавления разрядных процессов в ускорительном канале. Испытания подтвердили эффективность использования этих устройств в режиме одновременного подавления вторичных частиц с анодных и катодных поверхностей диафрагм в ускоряющей трубке, изготовленной по клеевой технологии. После получасовой выдержки метровой секции трубки под напряжением 1,52 МВ темновой ток на выходе из ускорительного канала не превышал 10 ~9 А, давление остаточного газа в вакуумном объеме было стабильным и составляло а рентгеновское излучение вне бака ускорителя практически отсутствовало. Результаты испытаний могут быть использованы при разработке ускоряющих трубок для обеспечения на электростатических ускорителей режимов с высокой энергетической однородностью пучка.

Особенностью вакуумной изоляции электростатического ускорителя является возможность необратимого ухудшения ее характеристик вследствие пробоев, сопровождаемых неконтролируемым выделением энергии в ускоряющих промежутках. Поэтому наряду с мерами, предпринимаемыми по усилению изоляции и защите ее от перенапряжений, необходимо выбрать способ кондиционирования УТ, уменьшающий возможность повреждения ее промежутков при выходе установки на рабочие параметры. К весьма эффективным методам кондиционирования относится обработка электродов ускоряющей трубки плазмой водородного дугового разряда с искусственно накаливаемым катодом, которая до последнего времени применялась только на ускорителях, укомплектованных диффузионно-сварными трубками. Автором диссертации была продемонстрирована возможность применения указанного метода для обработки вакуумных промежутков ускоряющих трубок, изготовленных по клеевой технологии, и выполнено исследование режимов кондиционирования. Экспериментально показано, что кондиционирование промежутков дуговым разрядом с искусственно накаливаемым катодом в водороде повышает пороговое напряжение возникновения микроразрядов с 30—35 кВ до 60 кВ. 8. Для обеспечения вычислительной поддержки опытно-конструкторских работ по созданию и модернизации электростатических ускорителей, проводимых в Физико-энергетическом институте, автором диссертации разработаны аналитические и численные методики расчета элементов систем согласования и ускорения пучка, обладающих осевой симметрией электродов и ускоряющих структур с наклонными электростатическими полями. Ряд методик, в том числе методика аналитического расчета огибающих пучка в УТ с наклонными полями; методика расчета ускоряющих структур со скрещивающимися наклонными полями; методика предварительного расчета системы согласования пучка на перезарядном ускорителе, основанная на аналитическом решении классической задачи согласования Элкинда для нерелятивистских пучков с конечным эмиттансом, предложены впервые.

В заключении автор хотел бы выразить искреннюю благодарность всем коллегам - сотрудникам отдела ускорителей ФЭИ, оказывавшим практическую помощь на различных этапах выполнения работы, и прежде всего научному руководителю и постоянному соавтору дтн. В.А. Романову, а также канд. техн. наук К.А. Резвых - за методическую помощь в проведении высоковольтных испытаний на ускорителе ЭГ-2,5; инженерам Б.С. Новиковскому - за практическую помощь в подготовке экспериментального стенда; Н.И. Дудкину и В.В. Экомасову -за время и труд, отданные ими высоковольтным испытаниям секции широкоапертурной ускоряющей трубки; Ю.Р. Чалому-за обсуждение путей практической реализации высоковольтного питания системы согласования на основе изофокусирующей линзы. Особая благодарность канд. физ.-мат. наук И.О. Константинову - за предоставленную им в очень непростой период возможность работать на современной вычислительной технике.

1. Von Oertzen W. Nuclear reaction below the Fermi-energy regime: the unique physics of a finite multiparticle system//Nucl. 1.str. Meth. 1990. A287. p.188-199.

2. Bizzeti P.G. From nuclear spectroscopy to nuclear matter // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.361-379.

3. Olsen D.K. Opportunities with accelerated radioactive ion beams // ibid, p. 303-321.

4. Dracoulis G.D. Trends in nuclear structure with heavy ions // Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.1-19.

5. Говердовский A.A. Исследования по ядерной физике на ускорительном комплексе ГНЦ РФ ФЭИ: состояние и перспективы: Доклад на 12 Международной конференции по ЭСУ. Обнинск: ФЭИ, 1997.

6. Кузьминов Б.Д., Романов В.А., Усачев Л.Н. Использование эектростатиче-ских ускорителей для ядерно-физических исследований //АЭ. 1983. т.55. в.4. с.222-233.

7. Кузьминов Б.Д., Игнатюк А.В., Манохин В.Н., Сальников О.А. Измерения и оценка нейтронных данных для ядерной энергетики и других приложений//АЭ. 1986. т.61, в.6. с.431-439.

8. Bethge К. Application of electrostatic accelerators a new dimension in materials science//Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.210-215.

9. Debrun J.L., Bethge K., Duggan L.J. Applied research and technology with accelerators. State of the art, 1993. //Nucl. Instr. Meth. 1994. B89. p.447-450.

10. Vourvopoulos G. Accelerator based techniques for contraband detection// ibid, p.388-393.

11. Suter M. Accelerator mass spectrometry-fascination applications and their technical challenges //Nucl. Instr. Meth. 1992. B64. p.321-329.

12. Fifield L.K. Accelerator mass spectrometry, large and small//Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.292-298.

13. Mehta G.K. Materials modification with high energy heavy ions//ibid. p.335-342.

14. Истомин И.В. Ядерно-физические методы исследований в технологии микроэлектроники: В сб. Труды X совещания по электростатическим ускорителям. Обнинск: ФЭИ, 1992. с. 9-33.

15. Егоров В.К. Особенности неразрушающего послойного элементарного концентрационного анализа пленок ВТСП с помощью ионных пучков: там же. с. 34-85.

16. Константинов И.О. Использование пучков ускоренных ионов для контроля износа и коррозии: там же. с. 86-97.

17. Лебедь С.А. Тенденции развития ядерно-зондовой технологии и ее применений: Доклад на 12 Международной конференции по ЭСУ. Обнинск: ФЭИ, 1997.

18. Valkovic V. et. al. Report of the Consultants' meeting on accelerator mass spectrometry: IAEA/AL/089. Zagreb, Croatia, 19-21 Apr. 1995.

19. Takacs J. The present technological and operational state of electrostatic accelerators: Tecdoc on utilization of low energy particle accelerator. Vienna, Austria: IAEA, part 1. Aug. 1995. p.20-35.

20. Proc. of The Forth Int. Conf. on Electrostatic Accelerator Technology and Associated Boosters / Nucl. Instr. Meth. 1986. A244.

21. Waast В., Della-Negra S., Lafoux A. Acceleration of heavy clusters to MeV energies at the Orsay MP tandem //Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.348-356.

22. Alton G.D. Targets and ion sources for RIB generation at the Holifield Radioactive Ion Beam Facility // ibid, p.207-224.

23. Munzer H., Rohrer L. The Munich MP-8 tandem: status after installation of extended VHV tubes // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.52-55.

24. Kalinichenko A., Khomenko V., Lebed S., Mordik S., Voznij V. Optimization of an RF ion source for production of a high-energy ion microbeam // Nucl. Instr. Meth. 1997. B122. p.274-277.

25. Hellborg R. Modification of an electrostatic tandem accelerator to function as a high quality AMS facility: Доклад на 12 Международной конференции по ЭСУ. Обнинск: ФЭИ, 1997.

26. Romanov V.A. et.al. State Report of the IPPE Accelerator Department: Report at the 31st Symp. of Northeastern Accelerator Personnel. Jiilich, Germany, 1997.

27. Пузыревич А.Г., Рыжков B.A., Опекунов M.C. Ядерно-физический микроанализ на ионных пучках: В сб. Труды XI Совещания по электростатическим ускорителям. Обнинск: ФЭИ, 1996. с.78-91.

28. Боховко М.В., Дьяченко П.П. Применение импульсных протонных пучков для исследования лазеров с ядерной накачкой: там же. с. 101-118.

29. Blons J. et.al. High resolution fission probabilities for 229,230,232x11 (d,pf) and 233,236 U(d,pf) reaction // Nuclear Physics 1988. A477. p.231-255.

30. Amsel G., Maurel B. High resolution techniques for nuclear reaction narrow resonance width measurements and for shallow depth profiling//Nucl. Instr. Meth. 1983. v.218. p.183-196.

31. Wilkerson J.F. et.al. A system for measuring the energy spread of an accelerated beam//Nucl. Instr. Meth. 1987. A258. p.9-14.

32. Henry P., Cosmo R. A new 3.5 MV single stage accelerator for a nuclear microprobe // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.90-92.

33. Ferry A. Recent developments in electrostatic accelerator technology at NEC // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.28-33.

34. Mous D.J.V. et. al. Recent development at HVEE // Nucl. Instr. Meth. 1995. B99. p.697-700.

35. Larson J.D. Beam transport through electrostatic accelerators and matching into post accelerators // Nucl. Instr. Meth. 1986. A244. p. 192-200.

36. Latham R.V. The insulation of high voltages in an accelerator environment: recent advances // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.40-47.

37. Joy T. Electrostatic accelerator tubes recent progress and future direction // ibid. p.48-63.

38. Morrow R., Weisser D.C. Vacuum breakdown mechanisms, and X-ray pulses in accelerators //Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.66-72.

39. Letournel M. A new high gradient accelerating tube // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.25-27.

40. Purser K.H. Injection system for tandem accelerator: US Patent № 5247263, 1993.

41. Isoya A. et al. Baking procedure of the accelerator tube by means of low voltage arc discharge: Proc. 3rd. Int. Conf. on Electrostatic accelerator technology. 81 CHI639-4. Oak Ridge, 1981. p.98-102.

42. Korschinek G. et al. Accelerator tube tests with a 5 MV Van de Graaff // Nucl. Instr. Meth. 1984. v.220. p.82-85.

43. Stelson P.H. et al. Hydrogen arc discharge cleaning of accelerator tubes // Nucl. Instr. Meth. 1986. A244. p.73-74.

44. Ziegler N.F. et al. Arc discharge conditioning test on the Oak-Ridge 25URC accelerator//Nucl. Instr. Meth. 1986. A244. p.75-78.

45. Larson J.D. Resolving beam transport problems in electrostatic accelerators // Revue Phys. Appl. 1977. v.12. p.1551-1561.

46. Joy Т. Simulation of heavy ion scattering at strippers in beam optics calculation for tandem Van de Graaff accelerator II Nucl. Instr. Meth. 1976. v.106. p.237-240.

47. Larson J.D. New developments in beam transport through tandem accelerator // Nucl. Instr. Meth. 1974. v. 122. p.53-63.

48. Hagedoorn H.L. et.al. Prospects of analytical models for accelerator technology in industry (past, present, future) //Nucl. Instr. Meth. 1992. B68. p.23-27.

49. Duggan J.L., Bethge K. Applied research and technology with accelerator. State of art, 1991II ibid, p.495-499.

50. Вальтер A.K. и др. Электростатические ускорители заряженных частиц-М: Госатомиздат, 1963.

51. Алмазов А.В., Мынцов Ф.Ф. Высокочастотный ионный источник с автофокусировкой // ПТЭ. 1964. № 5. с. 43-45.

52. Романов В.А., Сербинов А.Н. К расчету ускоряющей трубки с наклонными полями // ПТЭ. 1965. № 6. с.38-43.

53. Кузнецов B.C., Фидельская Р.П. Расчет ускорительной трубки с наклонными электродами // ЖТФ. 1965. т.35, в.11. с. 2004-2011.

54. Романов В.А., Сербинов А.Н. Ионный источник с автофокусировкой для электростатического ускорителя // ПТЭ. 1965. № 5. с. 34-37.

55. Алмазов А.В., Миронов Б.В., Мынцов Ф.Ф., Рошаль Г.Я., Серов Ю.А. Электростатический ускоритель с перезарядкой // ПТЭ. 1967. № 6. с. 23-30.

56. Сербинов А.Н., Мажулин А.В. Эффективность улавливания вторичных заряженных частиц в ускоряющих трубках с наклонными полями // ПТЭ. 1968. №5. с. 221.

57. Якушев В.П., Сербинов А.Н. Формирование пучка заряженных частиц в высоковольтной ускоряющей трубке // ПТЭ. 1968. № 6. с. 205.

58. Сербинов А.Н. Ускорение многозарядных ионов в секционных трубках с наклонными полями // ПТЭ. 1971. № 1. с. 26-28.

59. Фидельская Р.П. Расчет слаботочных пучков в ускорителях прямого действия//АЭ. 1971. т.30, в.1. с.51.

60. Андрианов С.Н., Дымников А.Д., Осетинский Г.М. Система формирования протонных пучков микронных размеров: Препринт ОИЯИ Р9-12873. Дубна, 1979.

61. Авраменко М.И., Богданова В.И., Кузнецов B.C., Фидельская Р.П., ФомичевА.Н. Динамика ионных пучков в ускорителях прямого действия: Препринт НИИЭФА П-К-0417. Д., 1979.

62. McKibben J.L. LADC Report № 604,1949.

63. Purser К.Н. Particle acceleration tube having improved beam focus control: US Patent №3731211, 1973.

64. Elkind M. Ion optics in long, high voltage accelerator tubes // Rev. Sei. Instr. 1953. v.24.№2. p. 129-137.

65. Алмазов A.B., Дзагуров О.Б., Криволап B.B, Сиротинин Е.И., Тулинов А.Ф. Электростатический ускоритель НИИЯФ МГУ: Препринт НИИЯФ МГУ 88-015/36. М., 1988.

66. Хвастунов В.М. Ионная оптика горизонтального малогабаритного электростатического ускорителя с энергией до 2 МэВ//ВАНТ. Сер.: Общая и ядерная физика. 1983. вып.З (24). с.16-18.

67. Larson J.D., Jones С.М. Phase space acceptance and emittance in beam transport with application to tandem accelerators // Nucl. Instr. Meth. 1977. v. 140. p.489-504.

68. Хвастунов B.M., Зац A.B., Пистряк В.М. Исследование ионно-оптических характеристик горизонтального малогабаритного электростатического ускорителя на 2 МэВ // ВАНТ. Сер.: Техника физического эксперимента. 1985. вып.1 (22). с.29-32.

69. Kostka P. The calculated properties of a three-electrode "single" lens // Nucl. Instr. Meth. 1971. v.91. p.413-415.

70. Dietrich J., Friedrich M. Experimentelle und theoretische Untersuchungen am fokussiersystem einer HF-ionenquelle // Experimentelle Technik der Physik. 1986. 34. 4. 263-274.

71. Симоненко A.B., Зац A.B., Левченко Ю.З. Автофокусировка пучка в малогабаритном электростатическом ускорителе на 2 MB: Препринт ХФТИ 88-70, М.: ЦНИИатоминформ, 1988.

72. Симоненко А.В., Левченко Ю.З. Методика расчета траекторий заряженных частиц в ускорителях прямого действия с учетом реальной геометрии электродов: Препринт ХФТИ 87-52, М.: ЦНИИатоминформ, 1987.

73. Yasuyuki I. et. al. Preliminary study of ultra-fine microbeam // JAERI-Rev. 1995. No 95-019. p. 238-239.

74. Голубев В.П., и др. Инжектор отрицательных ионов электростатического перезарядного ускорителя // ПТЭ. 1973. № 2. с. 32-33.

75. Новиков М.Т., Цыгикало А.А. Инжектор ионов для электростатического ускорителя // ВАНТ. Сер.: Общая и ядерная физика. 1980. вып.2 (12). с.81-83.

76. Алмазов А.В., Мынцов Ф.Ф, Серов Ю.А. Повышение энергии электростатического ускорителя с перезарядкой с 10,5 до 14 МэВ // ПТЭ. 1970. № 5. с. 20-23.

77. Фридрих М. Устранение потерь ионов в перезарядном ускорителе ЭГП-10-1 // ПТЭ. 1986. № 4. с.33-35.

78. Hellborg R. A new design for low-energy optics of the Lund Pelletron accelerator//Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p. 161-165.

79. Purser K.H. Particle acceleration tube having electric field control means: US Patent № 3423684,1969.

80. Purser K.H. Heavy ion injection for tandem accelerators // Nucl. Instr. Meth. 1977. v. 146. p.115-119.

81. Башмаков B.C. и др. Инжектор ускорителя ЭГП-10М ФЭИ с сеткирован-ным входом в ускоряющую трубку // ВАНТ. Сер.: Общая и ядерная физика. 1980. вып.2 (12). с.78-80.

82. Van der Borg К. et.al. The injector of the Utrecht EN tandem // Nucl. Instr. Meth. 1984. v. 220. p.115-117.

83. Jones S.M. et.al. Status report of the Holifield heavy ion research facility // Nucl. Instr. Meth. 1984. v. 220. p. 1-9.

84. Куприянов Б.В., Башмаков B.C., Глотов А.И., Романов B.A., Чалый Ю.Р. Низкоэнергетичный инжектор перезарядного ускорителя ЭГП-15 (расширение возможностей): Доклад на 12 Международной конференции по ЭСУ. Обнинск: ФЭИ, 1997.

85. Friedrich М., Burger W., Henke D., Turuc S. The Rossendorf 3 MV Tandetron: a new generation of high-energy implanters // Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.357-360.

86. Chatterton P. A. Prebreakdown and breakdown processes in high vacuum accelerator tubes: Proc. 3rd. Int. Conf. on Electrostatic accelerator technology. 81 CHI639-4. Oak Ridge, 1981. p.77-86.

87. Chatterton P. A. Recent developments in vacuum breakdown and discharge physics relevant to accelerator tube design // Nucl. Instr. Meth. 1984. v. 220. p.73-81.

88. Jtittner B. Vacuum breakdown // Nucl. Instr. Meth. 1988. A268. p.390-396.

89. Крючков A.M., Сорокин И.Н., Широков B.B. Работы по исследованию и созданию ускорительных трубок высоковольтных ускорителей заряженных частиц: Препринт ИЯФ СО РАН 94-54. Новосибирск, 1994.

90. Романов В. А. и др. Некоторые вопросы методики высоковольтных испытаний промежутков ускоряющих трубок ЭСУ // ВАНТ. Сер.: Общая и ядерная физика. 1983. вып.З (24). с.59-64.

91. Sundquist M.L., Rathmell R.D., Raatz J.E. A new accelerator tube and column for a horizontal 8 MV tandem //Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.87-89.

92. Сливков И.Н. Процессы при высоком напряжении в вакууме.-М.: "Энергоатомиздат", 1986.

93. Железников Ф.Г. и др. О причине возникновения электронной нагрузки в ускорительных трубках электростатических ускорителей ПТЭ. 1972. № 1. с. 41-43.

94. Ciavola G. et.al. Status of the Catania tandem as injector of the superconducting cyclotron // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.21-25.

95. Херб P. Ускорители Ван-де-Граафа: В сб. "Ускорители" под ред. Б.Н. Яблокова. М.: "Госатомиздат", 1962, с.80-132.

96. Van de Graaff R.J. et.al. // Nature. 1962. 195. p. 1293.

97. Purser K.H., Galejs A., Rose P.H., Van de Graaff R J., Wittkower A.B. Properties of inclined-field acceleration tubes // Rev. Sci. Instr. 1965. 36 (4). p.453-457.

98. Skorka S.J. The European MP-tandems // Revue Phys. Appl. 1977. v. 12. p. 1279-1290.

99. Фридрих М. Ионооптические исследования по ускорению тяжелых ионов на тандем-генераторе ЭГП-10-1 // ПТЭ. 1983. № 3. с.25-27.

100. Сербинов А.Н. и др. Повышение эффективности улавливания вторичных заряженных частиц в ускоряющих трубках с наклонными полями ПТЭ. 1970. №3. с. 58-61.

101. Kiss A.Z. et.al. Calculations and measurements on the maximum energy of secondary electrons in inclined-field acceleration tubes // Nucl. Instr. Meth. 1974. v.l 17. p.325-329.

102. Allen W.D. A new type of accelerating tube for electrostatic generators: NIRL / R / 21. Chilton, 1962.

103. Kiss A.Z. et.al. Optical behaviour of acceleration tubes studied in bremsstrahlung measurements // Nucl. Instr. Meth. 1983. v.212. p.81-89.

104. Dewald A., Steinert L. Performance of the Cologne FN tandem with a combination of Dowlish and HVEC tubes // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.104-112.

105. Guan X. Beam trajectories through the upgraded XTU tandem // Nucl. Instr. Meth. 1988. A268. p.376-381.

106. Haas F. et.al. The Strasburg MP-10 tandem: an accelerator used actually for nuclear physics experiments and as a test bench for the VIVITRON // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p. 18-20.

107. Waast B. et al. Status report of Orsay MP-9 // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.26-30.

108. Giavola G. et. al. Recent improvements of the tandem facility at LNS // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.64-67.

109. Harper G.C. Terminal ion source for an FN tandem // Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.97-99.

110. Boyd D., Kane J.V. Alternating gradient electrostatic accelerating tube // Rev. Sci. Instr. 1966. v:37. № 5. p.555-558.

111. Herb R.G. Pelletron accelerator for very high voltage // Nucl. Instr. Meth. 1974. v.122. p.267-276.

112. Assman W., Korschinek G., Mtinzer H. Test of NEC tubes in compressed geometry//Nucl. Instr. Meth. 1984. v. 220. p.86-89.

113. Isoya A. et. al. Development of the high-gradient electrostatic accelerator techniques in the Kyushu university tandem // Revue Phys. Appl. 1977. v. 12. p.1315-1320.

114. Aitken T.W. The Daresbury tandem. A review 1970-92 // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p .10-24.

115. Weiquan Lai et. al. The Shanghai 6 MV tandem // Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.89-96.

116. Weiquan Lai et. al. The choice of field patterns of the straight field accelerating tube and its optic characteristics: Proc. 3rd. Int. Conf. on Electrostatic accelerator technology. 81 CHI639-4. Oak Ridge, 1981. p.110-113.

117. Jones C.M. et. al. Tests of compressed geometry acceleration tubes in the Oak Ridge, 25URC tandem accelerator//Nucl. Instr. Meth. 1988. A268. p.361-367.

118. Hermannsfeldt W.B. EGUN An electron optics and gun design program: SLAC report 331, 1988.

119. Weisser D.C., Malev M.D. NEC accelerator tube upgrade: 16.7 MV in 14UD // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.64-67.

120. Bartha L. et. al. Straight acceleration tube of axial gradient modulation using dish-shaped electrodes //Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p.86-89.

121. Eastham D.A., Joy T. UK Patent № 1503517, 1978.

122. Романов В.А., Иванов B.B. Ускоряющая трубка с прямыми полями электростатического ускорителя ЭГ-2,5: Препринт ФЭИ-1504. Обнинск, 1983.

123. Wegner Н.Е., Thieberger P. North-American MP tandem accelerators // Revue Phys. Appl. 1977. v.12. p.1291-1313.

124. Силадьи M. Электронная и ионная оптика. М.: "Мир", 1990.

125. Alton G.D. Recent advancements in high intensity heavy negative ion sources based on the sputter principle // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p. 139-149.

126. Mori Y. Recent development of negative heavy ion sources // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p. 146-153.

127. Dymnikov A. et. al. The effect of space charge on beam transport through the injection system of the Lund Pelletron accelerator // Nucl. Instr. Meth. 1993. A328. p. 164-167.

128. Капчинский И.M. Теория линейных резонансных ускорителей. М.: Энергоиздат, 1982.

129. Ferry J. A. et. al. Multiple gas feed cathode negative ion source for gas sample AMS//Nucl. Instr. Meth. 1996. A382. p.316-320.

130. Nadji A. et. al. The beam emittance of negative ion sources // Nucl. Instr. Meth. 1990. A287. p.173-175.

131. Matthes H. Resent experiences with the improved EGP-10-1 tandem at Rossendorf// Nucl. Instr. Meth. 1981. v.184. p.93-96.

132. Комаров OJL, Кузнецов B.C., Фидельская Р.П. Программа для расчета прохождения интенсивных ионных пучков через фокусирующие системы ускорителей прямого действия: Препринт НИИЭФА П-К-0512. Л., 1981.

133. Larson J.D. Electrostatic ion optics and beam transport for ion implantation // Nucl. Instr. Meth. 1981. v. 189. p. 1-13.

134. Бажал C.B., Романов B.A. Фокусировка ионного пучка с конечным эмиттан-сом ускоряющей трубкой электростатического ускорителя: Препринт ФЭИ-2379. Обнинск, 1994.

135. Шпак Е.В., Гаврилов Е.И. Огибающие пучков заряженных частиц с произвольной формой фазовых контуров // ЖТФ. 1982. т.52, в.6. с. 1188-1193.

136. Бажал С.В. Расчет огибающей ионного пучка в ускоряющей трубке с наклонными полями // ВАНТ. Сер.: Техника физического эксперимента. 1985. вып. 1 (22). с.79-82.

137. Бажал С.В., Бурушкин О.С., Романов В.А. О применении метода огибающих для расчета оптики многозарядных ионов на перезарядном ускорителе: Препринт ФЭИ-2332. Обнинск, 1993.

138. Шпак Е.В., Явор С.Я. Преобразование кроссовера в кроссовер электронными линзами//ЖТФ. 1984. т.54. в.8. с.1610-1614.

139. Баранова Л.А., Явор С.Я. Электростатические линзы (обзор) // ЖТФ. 1984. т.54. в.8. с.1417—1453.

140. Rinolfi L. Computational tools for accelerator design: CERN Sci. report. 96-02, p.363-379.

141. Brown K.L. Beam envelope matching for beam guidance systems // Nucl. Instr. Meth. 1981. v. 187. p.51-65.

142. Carey D.C. High energy charged particle optics computer programs // ibid. p.97-102.

143. Carey D.C., Brown K.L., Rothacker F. Third-order TRANSPORT a computer program for design charged particle beam transport systems: Sci. report SLAC-R-95-462. Stanford, 1995.

144. Андреев B.B, Юдин И.П. Линейная оптика промежутка ускорения (замедления) с кусочно-непрерывным потенциалом: Труды XIII Совещания по ускорителям заряженных частиц. Дубна, 1993. т. 2. с.81-88.

145. Cavenago M. Optimization of ion source extraction and transport with symbolic manipulation programs: electrostatic lenses formulas: Proc. of the 1996 Linac Conf. Geneva, 1996.

146. Тепляков В.А. Аксиально-симметричный пучок частиц в статическом поле // ПТЭ. 1968. №6. с. 13-16.

147. Амосов А.А, Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров. М.: "Высшая школа", 1994.

148. Хокс П., Каспер Э. Основы электронной оптики. М.: "Мир", 1993.

149. Колечицкий Е.С. Расчет электрических полей устройств высокого напряжения. М.: "Энергоатомиздат", 1983.

150. Тиунов М.А., Фомель Б.М., Яковлев В.П. SAM интерактивная программа для расчета электронных пушек на мини-ЭВМ: Препринт ИЯФ СО АН СССР 87-35. Новосибирск, 1987.

151. Фаронов В.В. Основы Турбо Паскаля.-М.: "МВТУ-ФЕСТО ДИДАКТИК", 1992.

152. Martinez G., Sancho М. Computer programs for the analysis of electrostatic potentials and electron trajectories //Nucl. Instr. Meth. 1990. A298. p.70-77.

153. Бажал С.В., Романов В.А. Система согласования ионного пучка с низко-энергетичной ускоряющей трубкой для перезарядного ускорителя ЭГП-15: Доклад на 12 Международной конференции по ЭСУ. Обнинск: ФЭИ, 1997.

154. Фридрих М., Гюнцель Р. Улучшение ускорения тяжелых ионов в тандем-генераторе ЭГП-10-1 //ПТЭ. 1980. № 1. с.39-41.

155. Мажулин А.В. Исследование ускоряющих трубок с наклонными полями: Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Обнинск, 1969.

156. Koltay Е. Ion-optical behavior of inclined field acceleration tube//Phys. Lett., 1966. v. 4. No 2. p.66.

157. Бажал C.B. и др. Ускоряющая трубка электростатического перезарядного ускорителя ЭГП-1 ОМ: В сб. Труды IX Всесоюзного совещания по обмену опытом эксплуатации и усовершенствования электростатических ускорителей. Обнинск: ФЭИ, 1991. с. 77-87.

158. Бажал С.В., Романов В.А. Динамика многозарядных ионов в ускоряющих трубках с наклонными полями на перезарядных ускорителях: В сб. докладов XIV Совещания по ускорителям заряженных частиц. Протвино, 1994. т.1. с.81-86.

159. Романов В.А. и др. Ускорительно-облучательный комплекс на базе перезарядного электростатического ускорителя ЭГП-15: В сб. Труды XI Совещания по электростатическим ускорителям. Обнинск: ФЭИ, 1996. с.192-195.

160. Dollinger G., Maier-Komor P. Stripper foil requirements for optimum ion transmission at the Munich MP-tandem//Nucl. Instr. Meth. 1989. A282. p.153-160.

161. Ivkova T.M., Liechtenstein V.K., Olshanski E.D. Preparation and application of ultra-thin superstrong diamond-like carbon targets for laboratory and space experiments // Nucl. Instr. Meth. 1995. A362. p.77-80.

162. Ziegler J.F., BiersackJ.P., Littmark U. The stopping and range of ions in solids. -New York: Pergamon, v.l. 1985.

163. Friedrich M., BROHR und SYSFIT-ein programmsystem zur berechnung der strahlfuhrung an elektrostatischen beschleunigern: ZFK-577. Dresden, 1986.

164. Sato K., et.al. Performance and operational characteristics of the Yale tandem accelerator//Nucl. Instr. Meth. 1974. v.122. p. 129-142.

165. Bashmakov V.S., Bazhal S.V., Glotov A.I. et.al. The Obninsk EGP-15 tandem (status and development): Proc. of The 6 European Particle Accelerator Conference. Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 1998, p.696-698.

166. Романов B.A., Сербинов A.H. Некоторые характеристики ускоряющей трубки с наклонными полями И АЭ. 1965. т. 19, в.2. с. 176.

167. Бажал С.В., Романов В.А. Ускоряющая трубка: Патент РФ № 2089053, 1995.

168. Бажал С.В., Романов В.А. Ускоряющая трубка электростатического ускорителя с. повышенной эффективностью подавления вторичных заряженных частиц: В сб. докладов XV Совещания по ускорителям заряженных частиц. -Протвино, 1996. т.1. с. 196-200.

169. Романов В.А., Бажал С.В., Резвых К.А., Экомасов В.В. Ускоряющая трубка для измерительного комплекса на базе электростатического ускорителя: В сб. докладов XIV Совещания по ускорителям заряженных частиц. -Протвино, 1994. т.1. с. 164-166.

170. Иванов В.В, Романов В.А. а.с. № 791186,1979.163

171. Малышев И.Ф., Железников Ф.Г., Рошаль Г.Я. Опыт разработки промышленных образцов электростатических генераторов: В сб. Электростатические генераторы.- М.: Атомиздат, 1959. с.224-255.

172. Резвых К.А., Романов В.А. Испытание напряжением и расчет пробивного напряжения газовой изоляции высоковольтного ускорителя// Электричество. 1989. № 12. с. 10-19.

173. Алмазов A.B. и др. Эксплуатация индукционного зарядного устройства на электростатическом ускорителе НИИЯФ МГУ // ВАНТ. Сер.: Техника физического эксперимента. 1985. Вып. 1(22). с.68-69.

174. Estham D.A. Voltage limitation of electrostatic accelerators // Nucl. Instr. Meth. v.220. 1984. p.101-103.

175. Чистяков П.Н. и др. Пробой вакуума при контролируемом состоянии поверхности электродов // ЖТФ. 1969. т.39. № 6. с. 1075-1079.

176. Латам Р. Вакуумная изоляция установок высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1985.

177. Бажал C.B., Романов В.А. Кондиционирование вакуумных промежутков ускоряющей трубки электростатического ускорителя дуговым разрядом с искусственно накаливаемым катодом: Препринт ФЭИ-2432. Обнинск, 1995.

178. Дубинский В.А., Дмитриев Р.В., Кеменев В.Н. Форвакуумная каталитическая ловушка // Электронная промышленность. 1988. № 6. с.65.

179. Войценя B.C. Об использовании возобновляемых покрытий в термоядерных установках// Физика плазмы. 1991. т. 17. в.2. с.229-247.