Исследование радиационного воздействия ионизирующих излучений на газоразрядные и электродинамические характеристики резонаторов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

На правах рукописи

Лу Линьлун

Исследование радиационного воздействия ионизирующих излучений на газоразрядные и электродинамические характеристики резонаторов

01.04.13 - электрофизика, электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Автор:

Москва 2004 г.

Работа выполнена в Московском инженерно-физическом институте (государственном университете)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

профессор Нестерович Александр Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Петренко Виктор Васильевич

Кандидат технических наук Абраменко Николай Иванович

Ведущая организация

ФГУП НПП "Исток"(Фрязино)

Защита состоится 23 июля 2004 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.130.01 в конференцзале-К-608 МИФИ по адресу: 115409. Москва, Каширское шоссе 31, тел. 324-84-98, 323-91-67.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Просим принять участие в работе диссертационного совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Автореферат разослан 23 июля2004 г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Общая характеристика работы

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

В ускорителях заряженных частиц, и не только в них, а в любом устройстве, где есть ВЧ поле, всегда существует ВЧ разряд низкого давления, обусловленный процессами ионизации остаточного газа. Роль первоначального переносчика энергии от ВЧ поля к участкам плазмообразования, т. е. электронам и ионам, могут выполнять свободные электроны, всегда имеющиеся в межэлектродном пространстве. В литературе подробно описан этот механизм, однако следует отметить немаловажную роль электронов вторичной эмиссии, образующихся главным образом при попадании ионов ускоряемого пучка на поверхность электродов. Этот фактор может привести к срыву ВЧ колебаний и быть определяющим с точки зрения работоспособности системы в целом.

Кроме того, при достаточно хорошем вакууме и больших напряженностях электрического поля значительную роль может сыграть наличие электронов автоэмиссии, способных в случае отсутствия специальных мер привести также к срыву ВЧ колебаний.

При запуске первых резонансных ускорителей, да и не только первых, возникали трудности, связанные с вводом ВЧ мощности в резонатор или волновод.

Опыт запуска электрофизических установок и вопросы, связанные с ними, показывают важность проблем, требующих незамедлительного решения.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Основной целью работы является разработка математической модели, создание программ для расчета условий ВЧ пробоя и экспериментальное исследование радиационного воздействия ионизирующих излучений на газоразрядные и электродинамические характеристики резонаторов, а также выработка рекомендаций по практическому использованию полученных резульга£8§^и^Циотека''** I

!

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: Разработана математическая модель на основе модифицированного уравнения Больцмана, которая позволяет учитывать влияние давления; внешнего ионизирующего фактора, напряженности электрического поля (как переменного; так и постоянного), разработана программа для расчета условий ВЧ пробоя, рассчитаны пробойные зависимости для различных газов, проведено экспериментальное исследование воздействия ионизирующих излучений на газоразрядные и электродинамические характеристики резонаторов, выявлены основные факторы, определяющие критерии пробоя.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Работа связана с дальнейшим развитием высокочастотных резонаторов, работающих в зоне ионизирующих излучений, таких, как электронный пучок, тормозное излучение электронов и ультрафиолетовое - излучение: Результаты использованы в работах по хоздоговорной тематике, проводимых в Радиационно-ускорительном центре МИФИ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты, составляющие содержание диссертационной работы, докладывались и обсуждались на Научных конференциях МИФИ в 2003,2004 годах, а также на 8-ой научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника» в городе Судаке (Украина) в 2001 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований, составившим основу диссертации, опубликовано 5 печатных работ (4 статьи и 1 препринт).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. С помощью экспериментальных исследований показано влияние внешнего статического электрического поля на величину ВЧ мощности; при которой зажигается разряд. Показано, что до некоторого предела наличие слабого электрического поля способствует диффузии электронов на

электроды, тем самым затрудняя ВЧ разряд. Установлено, что, начиная с некоторого значения, достаточно близкого к напряжению зажигания в постоянном электрическом поле, преобладающим механизмом является ионизация, облегчающая условия зажигания ВЧ разряда и пробоя.

2.. Показано влияние внешнего ионизирующего излучения на мощность, необходимую для зажигания ВЧ разряда. Установлено, что напряжение зажигания уменьшается, в частности, в 2,5 раза при плотности потока электронов порядка 3.1012 частиц в секунду на квадратный сантиметр, а также, что величина мощности может уменьшаться приблизительно в 4 раза при плотности потока электронов порядка 5-1012 электронов в секунду на квадратный сантиметр.

3. Исследовано влияние ультрафиолетового излучения на процесс зажигания ВЧ разряда в газовой камере ВЧ источника ионов и на электродинамические характеристики резонатора с плазменной нагрузкой. Показано, что АЧХ резонатора без облучения и при его наличии существенно отличаются. В частности, существенно изменяется добротность резонатора с плазменной нагрузкой. УФИ стимулирует зажигание разряда, по крайней мере, в исследованном диапазоне значений параметров, что позволяет понизить уровень вводимой ВЧ мощности для работы источника, повысив его КПД.

4. Разработан алгоритм решения задачи об учёте внешнего ионизирующего излучения на порог зажигания ВЧ разряда в общем виде. На примере статического поля проанализированы качественные характеристики изменения данной зависимости (смещение "кривой Пашена"). В частности, признано целесообразным комбинированное воздействие ВЧ и статического электрического поля рассчитывать с помощью модифицированного уравнения Больцмана для ионизированного газа, в котором коэффициент диффузии электронов и скорость дрейфа в статическом поле связаны соотношениями, учитывающими "эффективное" значение диффузионной длины.

5. Составлена программа расчета пробойных напряжений газового разряда по полученным уравнениям модифицированного уравнения Больцмана. Проведены тестовые расчеты и проведено сравнение с известными экспериментальными и расчетными результатами. Результаты сравнения представляются удовлетворительными, что дают возможность говорить о разработке варианта такой программы, обладающей расширенными возможностями и выполненной на современном уровне.

6. Предложена и разработана методика экспериментальных исследований ВЧ структур на стадии предварительного моделирования с целью выявления основных факторов, определяющих условия ионизации и зажигания разряда при наличии внешних ионизирующих факторов в комбинированных полях. Данная методика может быть рекомендована к использованию при расчете по разработанной программе на стадии' проектирования и при определении характеристик проектируемых ВЧ структур, находящихся в зоне радиации.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из Введения, трех разделов, Заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы: 112 страниц, 46 рисунков и список литературы, включающий 66 наименований, из которых 5 являются публикациями автора по теме диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во Введении приведено обоснование актуальности темы, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна, а также научные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе данной диссертации отражено современное представление о физике газового разряда в переменных электромагнитных полях при наличии ионизирующих излучений. Анализируются факторы зажигания высокочастотного разряда в отсутствие внешнего ионизирующего излучения. Предлагаются пути и методы решения вопросов воздействия

внешних ионизирующих факторов на инициацию и развитие ВЧ разряда. Приведены результаты экспериментальных исследований в данной области и предварительный анализ механизмов влияния излучения на разряд низкого давления в резонаторах.

Второй раздел посвящен математическому моделированию и теоретическому исследованию ВЧ разряда в газе в присутствии внешней ионизации. Проведен анализ факторов влияния ионизирующего излучения на характеристики ВЧ разряда (определение порога зажигания и перехода от несамостоятельного к самостоятельному разряду) в квазистатическом приближении. Приведено решение модифицированного уравнения Больцмана для ионизованного газа применительно к случаю комбинированного воздействия СВЧ поля и постоянного статического электрического поля. Обсуждаются результаты тестовых расчетов, проведен анализ полученных результатов для данного уравнения.

Методы теории и решения кинетического уравнения Больцмана, применяемые к плазме, оказываются полезными при анализе явления газового разряда.

Уравнение изменения плотности электронов в газе при отсутствии внешнего источника ионизации имеет вид:

где п - плотность электронов; О - коэффициент диффузии, который характеризует уход электронов; V,- - частота ионизации, т.е. пУ/ есть скорость образования электронов каким-либо механизмом, например, за счёт ионизации газа электронным ударом в электрическом поле.

Пробой возникает при выполнении условий:

+ V 2 Оп .

(1)

— =0; v¡n + V2Dn=0, 3/ '

Решение уравнения (2) имеет вид:

(2)

где у = £>/Л , Л - характерная • диффузионная • длина, определяемая геометрией разрядного объёма. В простейшем случае; когда в пробое газа доминирующую роль играют ионизация атома или молекул электронным ударом и диффузия электронов к стенкам резонатора, критерий пробоя газа имеет вид:

1_ 2 '

(4)

О А1

Характерная диффузионная длина Л зависит от геометрии разрядной камеры. Например, для цилиндрического резонатора с радиусом Я и высотой ^ диффузионная длина определяется следующим выражением:

В вышеприведенном расчете пока не учтены внешние факторы ионизации, и поле в объёме остается равномерным.- Если в объеме действует внешний фактор ионизации, то уравнение (1) превращается в следующее:

^ = + + а.

3*

(6)

где Q, - число электронов, созданное внешним излучением. Обычно Qt рассматривается как малая величина. Если не является малой величиной и меняется по объёму, то полное решение уравнения (6) может дать очень быстрое увеличение п. В этом- случае другие процессы, например, амбиполярная диффузия, могут способствовать переходу к состоянию пробоя: Отсюда можно ожидать, что условия для пробоя зависят от величины внешнего излучения. Кроме того, эти внешние факторы влияют на распространение электромагнитного поля в объёме разряда..

В данном разделе рассматривается случай с комбинированным полем, т.е. при совокупном воздействии СВЧ поля и постоянного статического электрического поля. Постоянное статическое электрическое поле предполагалось на первом этапе исследования достаточно слабым, что не

дает вклада в ионизацию газа, а направление предполагалось продольным, т.е. совпадающим с направлением переменного поля. Кроме того, диффузия электронов считалась изотропной. В этом случае уравнение баланса для электронов имеет вид:

Ъ1п

дп г. 1 дп . дп.

- = \>;П + Б--(г—) + £>

д1 ' г дг дг дг2

- о

дп

(7)

где - дрейфовая скорость электронов в постоянном

электрическом поле напряжённостью Еа\ е и т - заряд и масса электрона соответственно; - частота столкновения электронов с нейтральными атомами или молекулами.

Граничные условия уравнения (7) определяются тем, что на краю объема плотность электронов равна нулю. В стационарном случае плотность электронов описывается следующим уравнением:

, , .2.405 . . Од п(г,г) = AJ0(——г)ехр( -^~г)соз( —г).

К 2. и и

(8)

Критерий пробоя газа в СВЧ и слабом постоянном поле определяют следующим выражением:

\ л V V п 1 и я

О)

V; .2.405.2 ,л\2 2 1 ,иД ^2

о

я

ю

2£>

Для удобства последующих вычислений представим (9) в виде:

параметр, который связан со скоростью

дрейфа электронов ид в статическом поле, и коэффициентом диффузии О. Из критерия (10) видно, что в комбинированном поле (переменное лоле плюс слабое статическое поле) напряженность зажигания газового разряда выше, чем в случае, когда существует только СВЧ поле, что может объясняться преобладанием диффузии над ионизацией.

Для расчета баланса электронов в газовом разряде удобно использовать кинетическую теорию, в которой поведение электронного газа в электрическом поле, как обычно, описывается функцией распределения /({, г, V), зависящей от скорости V и координат г электронов. Функция распределения определяет среднее число электронов в элементе

объёма фазового пространства (г, о) и подчиняется- кинетическому уравнению Больцмана, Поскольку тепловая (хаотическая) скорость электронов обычно много больше его средней направленной скорости, то функция распределения электронов зависит в основном лишь от модуля скорости V, а не от его направления. Поэтому удобно разделить /(и г. о) на две части: основную симметрическую часть зависящую только от

скорости V (изотропную), и асимметрическую часть /¡(I, г, V), определяющую направленное движение электронов и имеющую вид

Число неупругих столкновений электрона в секунду приводящее к ионизации, можно вычислить, используя формулы кинетической теории:

при этом выражение для коэффициента диффузии имеет вид:

где Л, - эффективность ионизации, т.е. й,-Ус есть число столкновений, приводящих к ионизации; Функцию можно найти с помощью

дифференциального уравнения:

2е Е£ а у

3/2,

. 2те а

3те „1/2 ¿и ут2+а)2 <*и

■) +

(и2/2Ут/о)=МИис +

Ми'

,1/2 ¿и

Ъ>

•). (13)

где - транспортная частота столкновений; - частота электрического поля; Е- напряженность ВЧ электрического поля; М- масса атома газа; Л сумма эффективностей для различных неупругих процессов,

и

характеризующих долю столкновений, приводящих к возбуждению, ионизации или другим неупругим процессам.' Уравнение (13) может дать явное решение только в нескольких случаях, например, для газов гелия и водорода, когда vm и vc не зависят от энергии электронов.

Результаты расчета для газовой смеси гелия с ртутью показаны на рис.1. Сравнение экспериментальных и расчетных данных для газа водорода и гелия в СВЧ поле с частотой 2,8 ГГц показано на рис.2 и рис.3, где

= + Экспериментальные и теоретические данные взяты

из следующих работ: [1]. Френсис Г. Ионизационные явления в газах: Пер. с англ. М.: Атомиздат., 1964; [2]." Brown S.C. In Handbuch der Physic, Vol.22; Heidelberg: Springer, 1956; [3]. А. Мак-Дональд. Сверхвысокочастотный пробой в газах, М., изд., Мир, 1969.

Пробойные значения электрических полей для водорода и гелия при разных значениях X показаны на рис.4 и рис.5.

Е, В/см

1 10 100 1000

Рис.1. Пробойные электрические поля для смеси гелия с ртутью при условии / = 2,8 ГГц, Л = 0,31 см

(кривые 1, 2. 3, 4 соответствуют Х= 1,2,5,10)

Рис 2. Сравнение теории и эксперимента для пробоя в водороде (пунктирной кривой являются расчетные данные; сплошная кривая -теоретические данные [1]; ° , Л - экспериментальные данные [2])

Рис.3. Сравнение теории и эксперимента для пробоя в гелии (пунктирной кривой являются расчетные данные; сплошная кривая - теоретические данные [3]; Ф - экспериментальные данные [2])

Е, В/см

0.1 1 10 100

Рис.4. Пробойные значения электрических полей для водорода при/= 2,8 ГГц, Л = 0,31 см (кривые 1, 2, 3 соответствуютХ=7, 2, 5)

Е, В/см

1 10 100 р. Topp 1000

Рис.5. Пробойные значения электрических полей для гелия при/= 2,8 ГГц.Л = 0,31 см (кривые 1,2,3 соответствуют X = 1, 2, 5)

Третий раздел диссертации посвящен экспериментальному исследованию процессов генерации плазмы и перехода к самостоятельному ВЧ разряду в резонаторах под действием внешнего излучения. Изучено влияние статического поля как одного из основных ионизирующих факторов

в газонаполненных приборах. Обсуждаются и комментируются результаты экспериментальных исследований. Для изучения характеристик процесса первоначально были проведены эксперименты по инициации разряда в парах ртути в постоянном электрическом поле. Стеклянная отпаянная трубка (внутри вблизи её торцов расположены электроды), заполненная парами ртути под давлением около 200 Па, облучалась электронами. Расстояние между электродами ~ 11 см. В качестве источника электронов с энергией 3 МэВ и тормозного излучения использовался линейный ускоритель электронов РЭЛУС, созданный в РУЦ МИФИ.

В эксперименте получена зависимость напряжения зажигания разряда от плотности потока электронов. Электроны направлялись на трубку перпендикулярно её продольной оси. Облучению подвергалась либо вся трубка, либо только её центральная часть, с целью уменьшения влияния материала и формы электродов на процесс зажигания разряда. При этом торцы трубки экранировались свинцовыми поглотителями. Постоянное напряжение на электроды подавалось от регулируемого источника через балластный резистор. При плавном увеличении напряжения источника питания момент зажигания разряда определялся по скачкообразному уменьшению напряжения на электродах разрядной трубки, поскольку визуальное наблюдение светимости газа исключалось из-за нахождения ускорителя в блокированном помещении. Схема эксперимента приведена на рис.6.

Свинцовый экран

Рис.6. Схема эксперимента по зажиганию статического разряда под действием электронного пучка.

Результаты этого эксперимента приведены на рис .7. Здесь Ип напряжение пробоя при отсутствии ионизирующего излучения. Плотность потока электронов изменялась в пределах от 3109 до 31012 электронов в секунду на квадратный сантиметр. Кривые 1, 2, 3 соответствуют длине облучаемого участка разрядной трубки 2 см, 4 см, 11 см. Из рис.7 видно, что при облучении пучком быстрых электронов напряженность зажигания газового разряда в трубке с парами ртути уменьшалась почти в 2 раза, и существует линейный участок, на котором напряженность зажигания почти не изменяется с увеличением плотности пучка электронов.

' и/и0

I

0,8

¡0,6

I

I

¡0,4

Г

;о,2

¡0

: ю' 10'° ю" 1012

Рис.7. Зависимость пробойных напряжений от плотности потока электронов

Были проведены также эксперименты по зажиганию высокочастотного разряда. Цель данного эксперимента - изучение влияния ионизирующего излучения на АЧХ резонатора. Схема экспериментальной установки приведена на рис.8.

Высокочастотная мощность от генератора типа Г4-119А (максимальная мощность ~ 1 Вт) через коаксиальный кабель и разъём 1 поступает на петлю связи 2, возбуждающую спиральный резонатор 3,

помещённый в экран 4. Связь с резонатором близка к критической. В резонатор примерно на 2/3 длины погружена разрядная трубка 5, заполненная парами ртути. При большем погружении трубки падает добротность резонатора и увеличивается мощность, необходимая для зажигания разряда. Трубка облучается с торца либо электронами из выходного окна ускорителя 8, либо тормозным излучением с мишени 7 через фильтр - поглотитель электронов 6. Контрольный сигнал с зонда 9 детектируется 10 и подаётся на измерительный прибор 11. Величина сигнала регулируется глубиной погружения зонда/ Частота генератора измеряется цифровым частотомером типа Ч3-38. В качестве источника электронов использовался ускоритель РЭЛУС (РУЦ МИФИ). Максимальная энергия электронов ~ 3,5 МэВ, максимальный средний ток ускорителя ~ 70 мА, длительность импульса тока ~ 2,5 мкс, скважность ~ 1000.

Рис.8. Схема экспериментальной установки для исследования ВЧ разряда под действием пучка быстрых электронов из ускорителя (обозначения в тексте)

38,000- 38,200 38,390 МГц

Рис.9. АЧХ резонатора при отсутствии и наличии ионизирующего излучения

На рис.9 по оси абсцисс - частота генератора, по оси ординат - ток детектора в относительных единицах. Кривая 1 соответствует АЧХ резонатора при отсутствии ионизирующего излучения и при выходной мощности генератора, недостаточной для зажигания ВЧ разряда в рабочем объёме. При этом резонансная частота составила 38,390 МГц, добротность резонатора 470 ± 20 (трубка погружена в резонатор на ~ 7,5 см). В общем случае, обе эти величины зависят от глубины погружения трубки в резонатор. При отсутствии трубки резонансная частота добротность ~

600.

При максимальной мощности генератора при изменении частоты со. стороны меньших и больших частот в сторону резонанса ток детектора изменяется в соответствии с левой и правой ветвями кривой 2. В точках А или В происходит зажигание ВЧ разряда в рабочем объёме, изменяются резонансная частота и добротность резонатора, при этом АЧХ переходит в кривую 3.

При облучении трубки тормозным излучением с мощностью дозы 4 Р/с моменту зажигания разряда соответствуют точки С и D кривой 2, а мощности дозы 16 Р/с соответствуют точки Е и F. При облучении пучком быстрых электронов с плотностью потока около зажигание разряда

происходит в точках в и Я.

Для изучения зависимости величины ВЧ мощности, необходимой для зажигания разряда, от плотности потока электронов, падающих на разрядную трубку, был собран измерительный стенд, схема которого приведена на рис.10.

4

5 1 7

Рис.10. Схема измерительного стенда для снятия зависимости мощности зажигания разряда от плотности потока электронов (обозначения в тексте) -

Сигнал с частотой, равной резонансной частоте резонатора, от генератора 1 через коаксиальный переключатель 2 поступает в резонатор 3 с разрядной трубкой 4. При плавном увеличении выходной мощности генератора момент зажигания высокочастотного разряда определяется по скачкообразному уменьшению показаний индикатора поля в резонаторе 5. После этого высокочастотный сигнал коаксиальным переключателем 2 через аттенюатор 6 направляется в измеритель мощности 10.

Результаты эксперимента приведены на рис. 11. Здесь Ро - мощность, необходимая для зажигания ВЧ разряда в трубке при отсутствии ионизирующего излучения. Кривая 1 на графике соответствует случаю, когда электроны направлялись на торец разрядной трубки параллельно её оси, кривая 2 - под углом около 15° к оси, так что через отверстие в экране резонатора облучалась боковая поверхность трубки. Видно, что мощность зажигания разряда уменьшается с увеличением плотности потока электронов. Этот эффект сильнее, когда плотность потока электронов больше -^О^см^сек"1.

Рис.11. Зависимость мощности зажигания разряда от плотности потока электронов (Ро - мощность зажигания без облучения) В отдельном эксперименте, поставленном специально для выяснения основных механизмов, измерены напряжения, созданные на электродах пучком быстрых электронов с плотностью ~ 1012 см'2сек"1. Экспериментальная схема показана на рис.12. Результат измерения показал, что при облучении пучком электронов на электродах создается потенциал (>50 Л), сравнимый по величине с потенциалом зажигания статическим полем.

Рис.12. Схема измерения потенциала на электродах стеклянной трубки при облучении пучком быстрых электронов

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при облучении пучком электронов стенка разрядной камеры поглощает часть

электронов, которые создают на стенке достаточно высокий отрицательный потенциал, при котором электростатическое поле уже не является пренебрежимо малым по сравнению с ВЧ полем, и скорость направленного движения электронов может возрасти настолько, что ионизация преобладает над диффузией. Этим фактором определяется главная причина снижения порога зажигания газового разряда (рис 7. и рис.11).

Для проверки модельных представлений и выявления основных факторов ионизации исследовался также газовый разряд в ВЧ диапазоне при наличии статического электрического поля, создаваемого внешним источником питания. Газовый разряд отдельно в статическом и переменном электромагнитных полях исследуется достаточно давно. Но экспериментальные данные по газовому разряду в комбинированном поле (ВЧ или СВЧ поле плюс постоянное электрическое поле) отсутствуют. В разделе 3 приведены экспериментальные результаты измерения порога зажигания ВЧ разряда в парах ртути. На рис.13 представлена электрическая схема эксперимента. Разрядная камера длиной ~ 13,5 см является отпаянной стеклянной трубкой, в которой расположенными внутри ее вблизи торцов электродами заполнена парами ртути под давлением ~ 1,5 Торр. Она погружена внутрь спирального резонатора на ~ 9 см. В резонаторе возбуждается электромагнитное поле. На электроды подается постоянное

Рис .13. Электрическая схема экспериментов исследования ВЧ пробоя в паре ртути при наличии статического поля

P/Po

2.5

2 1.5 1

0.5 0

1

! > < \.

L^T ' 1

! 1 1 : i < 1 -

и,В

О 100 200 300 400 500

Рис 14-а Зависимость ВЧ мощности зажигания от напряжения статического поля (кривым 1, 2 соответствуют схемам 1, 2 на рис 13)

f P/Po 2.5

2 1.5 1

I

0.5 0

1 1 1 1 1 ^^ L^T j 1_ 3 1 1 \ ■ f 1 | \

Т ' ! * \\ • ■ | 1 м , i , , ! , i , \

! О 100 200 300 400 500и'В

Рис.14-б. Зависимость ВЧ мощности зажигания от напряжения статического поля (кривым 3, 4 соответствуют схемам 3, 4 на рис.13)

На рис.14 показаны зависимости мощности зажигания ВЧ разряда в камере от напряжения на электродах камеры ( Р0 - мощность зажигания при отсутствии постоянного напряжения). Пунктиром показано пробойное напряжение при отсутствии ВЧ мощности в резонаторе.

Анализируя полученные данные, можно сделать предварительный вывод о том, что, как и ожидалось в соответствии с выводами теории и результатами проделанных экспериментов, до некоторого предела наличие слабого электрического поля способствует диффузии электронов на электроды (в большей степени) или на стенку камеры (в меньшей степени, поскольку на ней скапливается заряд). В то же время, начиная с некоторого значения, достаточно близкого к напряжению зажигания в более слабом статическом поле, преобладающим механизмом является повышение коэффициента ионизации. Это согласуется с общеизвестными представлениями, поскольку энергия вторичных электронов растет с увеличением статического напряжения.

Была исследована возможность использования ультрафиолетового излучения для инициации газового разряда в ВЧ источнике ионов. Эксперименты проведены на многопучковом источнике ионов в РУЦ МИФИ. Исследовано влияние ультрафиолетового излучения на процесс зажигания разряда, а также влияние самого высокочастотного разряда на амплитудно-частотные характеристики резонатора ВЧ инжектора. Экспериментальная схема показана на рис.15. Блок-схема эксперимента показана на рис.16.

Рис.15. Экспериментальная схема исследования влияния ультрафиолетового излучения на процесс зажигания разряда: 1 - корпус резонатор, 2 - разрядная камера из стекла, 3 - извлекающий электрод, 4 - ультрафиолетовое излучение, 5 - зонд, 6 - петля возбуждения, 7 - спираль резонатора

Рис.16. Схема экспериментального стенда Эксперимент проводился при давлении в резонаторе 1 Па. Свойства резонатора исследовались методом четырехполюсника. Мощность от генератора типа Г4-119А через кабель попадает на петлю б, с помощью которой возбуждается высокочастотное поле в резонаторе 1. Высокочастотный сигнал из резонатора снимается с помощью индукционного зонда 5, затем детектируется и регистрируется с помощью микроамперметра типа М95. Ультрафиолетовое излучение получали с помощью кварцевой лампы, мощность которой 150 Вт. С помощью частотомера Ч4-38 и калориметра контролировались частота и мощность генератора соответственно

При размещении лампы со стороны резонатора было зафиксировано влияние излучения.

Кварцевая лампа размещалась в вакууме, а напряжение питания подавалось через электрические вводы, размещенные на фланце, выполненном из изолирующего материала (оргстекло).

На рис.17 и 18 показаны амплитудно-частотные характеристики резонатора с облучением ультрафиолетом и без. Здесь же, показана амплитудно-частотная характеристика резонатора без разряда. Во время эксперимента мощность генератора была фиксированной (~400 мВт). Эти рисунки отличаются тем, что рис.17 соответствует случаю, когда частота генератора изменялась в сторону увеличения, а рис.18 - случаю, когда

частота генератора изменялась в сторону уменьшения частоты. Из графиков видно, что момент зажигания и гашения разряда происходит на разных частотах, что характерно для любого ВЧ разряда. Различия в кривых 2 и 3 показывают, что ультрафиолетовое облучение стимулирует зажигание разряда и сам разряд проходит при меньшей мощности. Здесь следует отметить, что горения ВЧ разряда в резонаторе можно добиться при существенно меньшем уровни ВЧ мощности (см. рис.18), что имеет большое практическое значение. Кроме того, из этих графиков видно, что, чем уже частотный диапазон области горения разряда, тем при меньшей величине ВЧ сигнала происходит горение разряда.

140 141 142 143 144 145 146 147 148

Г, МГц

Рис.17. АЧХ резонатора инжектора, полученные при увеличении частоты генератора 1 - без разряда, 2-с разрядом в отсутствие ультрафиолетового излучения; 3-с разрядом при наличии ультрафиолетового излучения.

60 50 40 30 20 10 0

140 141 142 143 144 145 146 147 148

Г, МГц

Рис.18 АЧХ резонатора инжектора, полученные при уменьшении частоты генератора 1 - без разряда, 2-с разрядом в отсутствие ультрафиолетового излучения, 3-с разрядом при наличии ультрафиолетового излучения

Кроме того, было замечено некоторое запаздывание процесса зажигания разряда при включении ультрафиолетовой лампы

Полученные выводы представляют интерес для газорарядных приборов СВЧ, работающих при сравнительно малых сигналах, когда отсутствует неупругие соударения и ионизация газа под действием внешнего высокочастотного поля Эти свойства можно использовать для создания управляемого извне фазосдвигателя, антенных переключателей или резонансных разрядников и т д

В Заключении диссертации сформулированы основные результаты работы, которые сводятся к следующему.

Показано, что при проектировании и создании ускорителей приходится обращать серьезное внимание на такие проблемы, как борьба с плазмой ВЧ разряда Приведены представления о физике газового разряда в

переменных электромагнитных полях при наличии ионизирующих излучений и определены приоритетные факторы влияния (электрическое поле и др.) Обсуждены пути и методы воздействия ионизирующих факторов на инициацию и развитие разряда в газе при наличии ВЧ полей.

Проведены математическое моделирование и теоретическое исследование ВЧ разряда в газе в присутствии внешней ионизации. Получено модифицированное уравнение Больцмана для ионизированного газа для случая комбинированного воздействия, т е. при наличии ВЧ полей и ионизирующего излучения. Приведены результаты тестовых расчетов "для этого уравнения. При этом следует отметить, что практически полностью отсутствовали сведения о влиянии ионизирующего излучения на процессы образования плазмы в электродинамических структурах.

Проведенный анализ показал, что для правильного выбора конструкции и режима работы ускорителей необходим комплексный подход, заключающийся не только в расчете динамики, но и в рассмотрении эффектов, связанных с наличием так называемых вторичных частиц, которые вышли из синхронизма с основными потоками, либо образованных в процессе ускорения и способствующих бесполезной или даже вредной «нагрузке» структуры Для комплексного анализа решения данных проблем может быть использован приведенный в данной работе математический аппарат.

В диссертации приведен обширный экспериментальный материал Изучено влияние статического электрического поля как одного из основных ионизирующих факторов в газонаполненных резонаторах Приведены результаты исследования влияния на электродинамические характеристики резонаторов высокочастотного разряда. Приведены рекомендации по снижению негативного влияния этой плазмы, обеспечивающие условия стабильного введения мощности необходимого уровня в резонатор Приведены результаты экспериментальных исследований влияния внешнего ионизирующего излучения на газоразрядные процессы в ВЧ резонаторах.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Татаринова Н.В., Лу Линьлун. Влияние состояния электродов на предпробойные токи в вакуумном промежутке. Материалы 8-ой. Научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника», г. Судак (Украина), 2001.с. 224-226.

2. Лу Линьлун., Лубков В.М., Нестерович А.В. Воздействие пучка быстрых электронов на процесс зажигания статического газового разряда Сборник научных трудов. М.; МИФИ, 2003, Т.7, с. 184-185.

3. Лу Линьлун., Лубков В.М., Нестерович А.В. Инициация высокочастотного разряда ионизирующим излучением линейного ускорителя электронов Сборник научных трудов. М.; МИФИ, 2003, Т.7, с. 183-184.

4. Богданович Б.Ю., Лу Линьлун., Нестерович А.В. Экспериментальное исследование зажигания* ВЧ разряда при наличии статического электрического поля. Сборник научных трудов. М.; МИФИ, 2004, Т.7, с. 231-232.

5. Ли Линьлун. Исследование газового разряда в комбинированном поле и под действием ионизирующего излучения. Препринт МИФИ. 002.04. М.', 2004.

Подписано в печать Заказ Тир

Типография МИФИ. Каширское шоссе,31

Тираж 100 экз.

- 1 46 90

ВВЕДЕНИЕ

1. Современные представления о физике газового разряда в переменных электромагнитных полях при наличии ионизирующих излучений

1.1. Высокочастотный разряд и пробой в газах в отсутствие внешнего ионизирующего излучения.

Общие модельные представления

1.2. Пути и методы решения вопросов воздействия внешних ионизирующих факторов на инициацию и развитие разряда в газе при наличии ВЧ поля 1 б

1.3. Экспериментальные исследования и предварительный анализ механизмов влияния излучения на разряд низкого давления в резонаторах линейных ускорителей

1.4. Выводы

2. Математическое моделирование и теоретическое исследование

ВЧ разряда в газе в присутствии внешней ионизации

2.1. Анализ факторов влияния ионизирующего излучения на ВЧ разряд в квазистатическом приближении

2.2. Модификация уравнений Больцмана для ионизованного газа применительно к случаю комбинированного воздействия

2.3. Результаты расчетов, полученных при решении модифицированного уравнения Больцмана

2.4. Выводы

3. Экспериментальное исследование процессов генерации плазмы и перехода к самостоятельному ВЧ разряду в резонаторах под действием внешнего излучения

3.1. Изучение влияния статического электрического поля как одного из основных ионизирующих факторов в газонаполненных резонаторах

3.2. Исследование электродинамических характеристик резонаторов при наличии плазменной нагрузки

3.3. Экспериментальное определение порогов зажигания разряда в газонаполненных приборах СВЧ под действием излучения электронного ускорителя

3.4. Исследование возможностей использования ультрафиолетового излучения для инициации газового разряда в ВЧ источниках ионов

3.5. Выводы

Ускорители заряженных частиц являются в настоящее время не только основным средством исследований в области фундаментальных свойств материи, физики элементарных частиц и атомного ядра, но и находят широкое применение в промышленности, медицине и других сферах деятельности человека. Развитие научной деятельности, как в фундаментальном, так и в прикладном направлениях, стимулирует потребность в дальнейшем и все более тщательном исследовании процессов, определяющих функционирование ускорительной техники, в частности, радиационную стойкость ее узлов и элементов.

Подавляющее число действующих ускорителей спроектировано и изготовлено на основе расчетов, в которых учитывалось только взаимодействие пучка заряженных частиц с ВЧ и магнитными полями. Такой подход был в известной степени оправдан на начальном этапе развития ускорительной техники. Но в последнее время изменились требования, предъявляемые к пучкам: минимальные потери частиц, высокая мощность пучка и др. В этой связи возникает необходимость всестороннего анализа процессов, происходящих в ускоряющих структурах [1].

Не претендуя на полноту картины физических процессов в высокочастотных (ВЧ) системах, можно на основе литературных данных охарактеризовать наиболее важные из них следующим образом.

В ускорителях заряженных частиц, и не только в них, а в любом устройстве, где есть ВЧ поле, как правило, существует ВЧ разряд низкого давления, обусловленный процессами ионизации остаточного газа. Характерная картина плазмообразования в ускоряющем канале ионного ускорителя показана рис. 1.0.1.

На рисунке обозначено: 1„ - ионы, N - молекулы остаточного газа, еи -электроны, образовавшиеся при ионизации остаточного газа, ею - электроны автоэмиссии, еет - электроны вторичной эмиссии, еф - электроны фотоионизации, есв - свободные электроны, ТИ - тормозное излучение электронов, УФИ - ультрафиолетовое излучение ионного инжектора [1].

Рис.1.0.1. Характерная картина плазмообразования в ускоряющем канале ионного ускорителя

Роль первоначального переносчика энергии от ВЧ поля к участкам плазмообразования могут выполнять свободные электроны, всегда имеющиеся в межэлектродном пространстве. Данный механизм подробно описан в имеющейся литературе, однако следует отметить, что в процессе предварительной ионизации немаловажную роль играют электроны вторичной эмиссии, образующиеся главным образом при попадании ионов ускоряемого пучка на поверхность ВЧ электродов. Этот фактор может привести к срыву ВЧ колебаний и быть определяющим с точки зрения работоспособности системы в целом. Это первое [1].

Второе. При достаточно хорошем вакууме и больших напряженностях электрического поля значительную роль может сыграть наличие электронов автоэмиссии, способных в случае отсутствия специальных мер привести также к срыву ВЧ колебаний [1].

Здесь следует разделить процесс плазмообразования на два случая: с пучком и без пучка.

При запуске первых резонансных ускорителей возникали трудности, связанные с вводом ВЧ мощности в резонатор или волновод. Ведь система ВЧ питания линейного ускорителя предназначена для создания мощных электромагнитных полей в самом резонаторе или волноводе.

В работе [1] был зафиксирован эффект отражения мощности на входе в полиаксиальный резонатор, настроенный на частоту 148,5 МГц.

В процессе запуска ускоряющей структуры ИЯИ Сибирского отделения АН РФ, выполненной специально для получения сверхсильных ускоряющих полей, выяснилось, что повышение мощности слабо влияет на рост напряженности вследствие нагрузки резонатора автоэмиссионным током [2].

В ЛУЭ с авторезонансным ускорением основное проявление бесполезного расходования ВЧ мощности связано с горением ВЧ разряда низкого давления [1]. Особенно сильно этот процесс резонансного поглощения мощности проявлялся вблизи области циклотронного резонанса, что может привести к снижению выходной энергии ускоряемой части пучка.

Обычно так называемый мультипакторный разрядный эффект преодолевается после более или менее длительных тренировок резонатора ВЧ полем. В отдельных случаях тренировки могут продолжаться несколько сотен часов [3} Кроме того, преодоление этого эффекта возможно при достаточно быстром нарастании ВЧ поля. Возможна также подача постоянного потенциала на один из электродов. Применяются различные покрытия электродов материалами, имеющими значение коэффициента вторичной эмиссии меньше единицы. Улучшение вакуума также облегчает ввод мощности в резонатор. Насколько эта проблема серьезна, говорит тот факт, что по этой причине некоторые ускорители не были запущены.

В этой связи следует упомянуть и создание в 1952 году сверхмощного резонансного ускорителя на основе резонатора типа Альвареца для наработки плутония [4]. Выйти на проектные параметры разработчикам не удалось из-за низких значений пробойных напряжений в ускоряющих зазорах. В работе [1] представлены два возможных объяснения этому явлению: влияние на электродинамические характеристики (добротность) самой вводимой мощности и наличие мощного магнитного поля в сочетании с сильно развитой поверхностью вакуумного кожуха и резонатора. Резонатор имел диаметр 18 м., трубки дрейфа - 3 м. Авторы [1] впервые указали на специфическую роль магнитного поля. Они доказали, что наличие магнитного поля способствует увеличению длины свободного пробега электронов и, следовательно, возникновению плазмы ВЧ разряда низкого давления в резонаторах и волноводах, приводящей к снижению уровня предельной ВЧ мощности, уменьшению добротности и шунтового сопротивления.

Аналогичной проблемой [1,5], уже связанной с космическим пространством, является трудность осуществления связи со спутниками в СВЧ диапазоне. Известно, что вокруг спутников из-за ВЧ разряда образуется плазменное облако, мешающее работе радиопередающих устройств. Несомненно, что на возникновение разряда оказывает влияние ионизирующее излучение космического пространства.

В работе [6] отмечалось, что влияние на отражение радиоволн от ионосферы Земли зависит от степени ионизации атмосферной среды и частотного диапазона радиоволн.

В работе [7] значительное внимание уделено свойствам электронно-ионной плазмы в высокочастотных полях. Существует большая группа СВЧ приборов, основанных на прохождении сверхвысокочастотного тока через электронно-ионную плазму. В этой работе отмечается, что многие вопросы, связанные с плазмой, остаются невыясненными до сих пор.

Опыт запуска перечисленных выше установок и вопросы, связанные с выявленными трудностями, показывают важность проблем, требующих незамедлительного решения.

Предварительные исследования, проведенные в МИФИ [1], показали, что исследование влияния ионизирующего излучения на газоразрядные и электродинамические характеристики резонаторов помогает решению данных проблем.

В разделе 1 данной диссертации представлено современное представление о физике газового разряда в переменных электромагнитных полях при наличии ионизирующих излучений. Дано описание высокочастотного разряда в отсутствие внешнего ионизирующего излучения. Предлагаются пути и методы решения вопроса воздействия внешних ионизирующих факторов на инициацию и развитие разряда. Приведены результаты экспериментальных исследований и предварительный анализ механизмов влияния излучения на разряд низкого давления в резонаторах.

Второй раздел посвящен математическому моделированию и теоретическому исследованию ВЧ разряда в газе в присутствии внешней ионизации. Проведен анализ факторов влияния ионизирующего излучения на ВЧ разряд в квазистатическом приближении. Приведено решение модифицированных уравнений Больцмана для ионизованного газа применительно к случаю комбинированного воздействия. Обсуждаются результаты тестовых расчетов, проведен анализ полученных результатов.

Третий раздел посвящен экспериментальному исследованию процессов генерации плазмы и перехода к самостоятельному ВЧ разряду в резонаторах под действием внешнего излучения. Изучено влияние статического поля как одного из основных ионизирующих факторов в газонаполненных приборах. Приводятся результаты исследования влияния внешнего ионизирующего излучения на процессы зажигания и горения ВЧ и статического газового разрядов, а также исследования возможности использования ультрафиолетового излучения для инициации газового разряда в ВЧ источнике ионов.

Обсуждаются и комментируются результаты экспериментальных исследований.

Существо и научная новизна диссертации нашла отражение в 5 печатных работах. Работы, положенные в основу диссертации, докладывались и обсуждались на Научных конференциях МИФИ в 2003, 2004 году.

Структура и объем диссертации.

Материалы диссертации, изложены на 112 страницах, включая 46 рисунков и, состоят из Введения, 3-х разделов, Заключения, а также списка литературы из 66 наименований на 5 страницах.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. С помощью экспериментальных исследований показано влияние внешнего статического электрического поля на величину ВЧ мощности, при которой зажигается разряд. Показано, что до некоторого предела наличие слабого электрического поля способствует диффузии электронов на электроды, тем самым затрудняя ВЧ разряд. Установлено, что, начиная с некоторого значения, достаточно близкого к напряжению зажигания в постоянном электрическом поле, преобладающим механизмом является ионизация, облегчающая условия зажигания ВЧ разряда и пробоя.

2. Установлено, что напряжение зажигания уменьшается, в частности, в 2,5 раза при плотности потока электронов порядка 3.1012 частиц в секунду на квадратный сантиметр. Показано влияние внешнего ионизирующего излучения на мощность, необходимую для зажигания ВЧ разряда. Установлено, что величина мощности может уменьшаться приблизительно в 4 раза при плотности потока электронов порядка 5-1012 электронов в секунду на квадратный сантиметр.

3. Исследовано влияние ультрафиолетового излучения на процесс зажигания ВЧ разряда в газовой камере ВЧ источника ионов и на электродинамические характеристики резонатора с плазменной нагрузкой. Показано, что АЧХ резонатора без облучения и при его наличии существенно отличаются. В частности, существенно изменяется добротность резонатора с плазменной нагрузкой. УФИ стимулирует зажигание разряда, по крайней мере, в исследованном диапазоне значений параметров, что позволяет показать уровень вводимой ВЧ мощности для работы источника, повысив его КПД.

4. Разработан алгоритм решения задачи об учёте внешнего ионизирующего излучения на порог зажигания ВЧ разряда в общем виде. На примере статического поля проанализированы качественные характеристики изменения данной зависимости (смещение "кривой Пашена"). В частности признано целесообразным комбинированное воздействие ВЧ и статического электрического поля рассчитывать с помощью модифицированного уравнения Больцмана для ионизированного газа, в котором коэффициент диффузии электронов и скорость дрейфа в статическом поле связаны с соотношениями, учитывающими "эффективное" значение диффузионной длины.

5. Составлена программа расчета пробойных напряжений газового разряда по полученным уравнениям модифицированного уравнения Больцмана. Проведены тестовые расчеты и проведено сравнение с известными экспериментальными и расчетными результатами. Результаты сравнения представляются удовлетворительными, что дают возможность говорить о разработке отечественного варианта такой программы, обладающей расширенными и выполненной на современном уровне.

6. Предложена и разработана методика экспериментальных исследований ВЧ структур на стадии предварительного моделирования с целью выявления основных факторов, определяющих условии ионизации и зажигания разряда при наличии внешних ионизирующих факторов в комбинированных полях. Данная методика может быть рекомендована к использованию при расчете по разработанной программе на стадии проектирования и при определении характеристик проектируемых ВЧ структур, находящихся в зоне радиации.

3.5. Выводы

В этом разделе приведен обширный экспериментальный материал, связанный с изучением влияния статического электрического поля как одного из основных ионизирующих факторов в газонаполненных резонаторах. Приведены результаты исследования влияния высокочастотного разряда на электродинамические характеристики резонаторов. Приведены рекомендации по снижению негативного влияния плазмы, обеспечивающие условия стабильного введения мощности необходимого уровня в резонатор.

Заключение

В ходе проведения экспериментов на ускорителях отечественными и зарубежными исследователями обнаружено, что наличие ионизованного газа в различных СВЧ приборах препятствует повышению электрической прочности, а ВЧ мощность расходуется на нагрев плазмы ВЧ разряда и ускорение электронов вторичной и автоэлектронной эмиссии. К сожалению, до последнего времени обобщающего анализа и теоретического исследования этих явлений не было. В данной работе сделана попытка восполнить этот пробел.

Показано, что при проектировании и создании ускорителей приходится обращать серьезное внимание на такие проблемы, как борьба с плазмой ВЧ разряда. Приведены обобщающие представления о физике газового разряда в переменных электромагнитных полях при наличии ионизирующих излучений. Обсуждены пути и методы решения вопросов воздействия ионизирующих факторов на инициацию и развитие разряда в газе при наличии ВЧ полей.

Поведено математическое моделирование и теоретическое исследование ВЧ разряда в газе в присутствии внешней ионизации.

Получено модифицированное уравнение Больцмана для ионизированного газа для случая комбинированного воздействия, т.е. при наличии ВЧ полей и ионизирующего излучения. Приведены результаты тестовых испытаний, полученных для этого уравнения. При этом следует отметить, что практически полностью отсутствовали сведения о влиянии ионизирующего излучения на процессы образования плазмы в электродинамических структурах, а нестабильность работы ускорителей при введении пучка объяснялась только ухудшением вакуума при попадании ореола пучка на стенки канала транспортировки.

В диссертации приведен обширный экспериментальный материал. Изучено влияние статического электрического поля как одного из основных ионизирующих факторов в газонаполненных резонаторах. Приведены рекомендации по снижению негативного влияния плазмы, обеспечивающие условия стабильного введения мощности необходимого уровня в резонатор.

Приведены результаты исследования влияния высокочастотного разряда на электродинамические характеристики резонаторов. Приведены результаты исследования влияния внешнего ионизирующего излучения на процессы зажигания и горения ВЧ и статического газового разрядов, а также исследования возможности использования ультрафиолетового излучения для инициации газового разряда в ВЧ источнике ионов.

Вопросы, рассмотренные в данной работе, содержат результаты труда ряда сотрудников РУЦ МИФИ. При изложении разных аспектов указанных проблем бывает довольно сложно избежать частичного использования результатов, полученных коллегами по работе. Автор приносит глубокую благодарность всему коллективу РУЦ МИФИ, с которыми он много лет работал по тематикам, отраженным в данной работе. Особо следует отметить вклад Татариновой Н.В. и Лубкова В.М. Автор пользуется случаем выразить глубочайшую признательность и сердечную благодарность зам. научного руководителя РУЦ доктору математических наук Александру Владимировичу Нестеровичу. При работе с Нестеровичем А.В. в течение более 5 лет автор данной диссертации всегда испытывал дружеское участие и поддержку при постановке и решении многих научно-технических проблем, часть которых нашли отражение в данной диссертации, написаной под его научным руководством.

1. Богданович Б.Ю., Нестерович A.B. Пучки и плазма в высокочастотных полях ускорителей.Москва.изд.Тровант.2000 г.

2. Каретников М.Д., Нестерович A.B., Шальнов A.B. Магнитная изоляция фокусирующими полями в линейных ускорителях ионов. М., Препринт МИФИ,044-90,1990.

3. Линейные ускорители ионов. Под ред. Мурина Б. П. М.: Атомиздат, т. 2. 1978.

4. А .P. Armagnas. Popular Science. 173, 5,1958.

5. А. Мак-Дональд. Сверхвысокочастотный пробой в газах, М., изд., Мир, 1969.

6. Никольский В. В. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов.- М.: Наука, 1973.

7. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М., изд. Высшая школа, т. 2.1972.

8. Френсис Г. Ионизационные явления в газах. Пер. с англ. М.: Атомиздат., 1964.

9. Kirschener F. Ann. Phys., 77,287, 298(1925).

10. Kirschener F. Ann. Phys 7,798(1930).

11. Varela A.A. Phys. Rev., 71,124(1947).

12. Yamanoto K. and Okuda T. Appl. Sient. Res., Hague, B5,144(1955).13. von, Engel A. and Steenbeck M Elektvische Gasentlodungen; Berlin, Springer, 1932,1934.

13. Ware A.A. Philos. Mag., 45., 547(1954).

14. Knoll M., Ollendoref. And Rompe R. Gasentlodungstabellen; Berlin, Spriger,1934.

15. Tonks L and Allis W. P. Phys. Rev, 52.710(1937).

16. Townsend J.S.,Gill E.W.B.Philos.mag.,26,290,(1938).

17. Lax В., Allis W. .And Brown S. C. J. Appl. Phys., 21,1297(1950).

18. Brown А. E. Philos. Mag, 29,302(1940).

19. Ferretti L. And Veronesi P. Nuovo cimento, 2,639(1955).

20. Богданович Б.Ю., Нестерович A.B., Абраменко Н.И. Линейный ускоритель протонов с плавной регулировкой энергии. М., Препринт МИФИ,013-95,95.

21. Хастед. Дж. Физика атомных столкновений. М., Мир, 1965.

22. Грудский М.Я., Малышенков A.B. и др. Результаты экспериментальных исследований характеристик вторичного электронного излучения, выходящего из материалов, облучаемых гамма-квантами. Вторичные электронные излучения. Под ред.Смирнова В.В.Л.,с.22-47.

23. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М., Мир, 1987.

24. Богданович Б.Ю., Игнатьев А.П., Лень H.A., Нестерович A.B. Формирование модулированного пучка в ускорителе ионов для экологического мониторинга Земли и зондирования лунной поверхности. М., Препринт МИФИ,07-96,1996.

25. Богданович Б.Ю., Гаврилов Н.М., Нестерович A.B., Шальнов A.B. Основные и паразитные потоки частиц в ВЧ-полях однопучковых и двухпучковых ускорителей. М., Препринт МИФИ. 012-95,1995.

26. Шимони К. Пер. с нем. М.,Энергия,1977.

27. Morse P.M., Allis W.P., Lamar E.S. Phys.Rev. 48,412, (1935).

28. Massey H.S., Burhop E.H. Electronic and ionic impactphenomena, London, 1952.

29. Ли Линьлун. Исследование газового разряда в комбинирующем поле и под действием ионизирующего излучения. Препринт МИФИ. 002.04. М., 2004.

30. Дьяков А.Ф., Бобров Ю.К. и др. Физические основы электрического пробоя в газах. М., МЭИ.,1999.

31. Абрамян Е.А., Альтеркоп Б.А., Кулешов Г.Д. Интенсивные электронные пучки. М., Энергоатомиздат.1984.

32. Лебедев П.М. и др. Физика плазмы, 40, вып 2, т. 2,1976.

33. Иванов A.A. Физика плазмы. 146, вып.1, т. 1,1975.

34. Энвель А., Штенбек М. Физика и техника электрического разряда в газах. Пер с нем. М., ОНТИ-НКТП.1935.

35. Богданович Б.Ю., Лу Линьлун., Нестерович A.B. Экспериментальное исследование зажигания ВЧ-разряда при наличии статического электрического поля. Сборник научных трудов. Т.7.- М.- 2004. с. 231-232.

36. Богданович Б.Ю., Нестерович A.B., Тюбаев М.А. Влияние плазмы ВЧ-разряда на электродинамические характеристики ускоряющих структур ЛУЭ и выходные параметры пучка. М., Препринт МИФИ, 002-93,1993.

37. Гинзтон Э.Л. Измерения на сантиметровых волнах. Пер. с англ. М., изд. Иностранная литература. 1960.

38. Лу Линьлун, Лубков В.М., Нестерович A.B. Инициация высокочастотного разряда ионизирующим излучением линейного ускорителя электронов. //Сборник научных трудов. Т.7.- М.- 2003.- с. 183-184.

39. Лу Линьлун., Лубков В.М. Нестерович A.B. Воздействие пучка быстрых электронов на процесс зажигания статического газового разряда. Сборник научных трудов. Т.7.- М.- 2003.- с. 184-185.

40. Лисовский В.А. Критерий пробоя газа в СВЧ поле. ЖТФ, с.25 29, вып.11, т.69, 1999.

41. Татаринова Н.В., Лу Линьлун. Влияние состояния электродов на предпробойные токи в вакуумном промежутке. Материалы 8-ой Научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника», г. Судак (Украина), 2001 год, с. 224-226.

42. ЛобзовЛ.Д., Шулика Н.Г. Мультипакторный разряд в остаточном газе в резонаторе H типа линейного ускорителя ионов. Сборник докладов 14 -ого совещания по ускорителям заряженных частиц. Протвино, ИФВЭ, 1994, т. 1, с. 209-212.

43. Франк Каменецкий А.Д. Плазма - четвертое состояние вещества. М., Атомиздат, 1967.

44. Файнберг А.Б. К нелинейной теории медленных волн в плазме. А.Э. 1959, Т.6, вып. 4, С.447 452.

45. Велихов Е П., Ковалев A.C., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М., Мир, 1987.

46. Голанд В.Е. СВЧ методы исследования плазмы. М., Наука, 1968.

47. Богданович Б.Ю., Лень H.A., Нестерович А.В.Перспекгивы и возможности зондирования земной атмосферы и поверхности Луны с помощью ускорителей ионов с модуляцией энергии космического базирования. М., Препринт МИФИ, 014-95,1995.

48. Maschke A.W. MEQAKAC: A New Approach to Low Beta Acceleration. -Preprint BNL 51029, June, 1979.

49. В о 11 z m a n n L, Vorlesungen liber Gastheorie, Leipzig, 1912. (Имеется перевод .с Л. Больцман, Лекции по теории газов. М., 1953.

50. Chapman S., С о w I i n g T. G., The Mathematical Theory of Non-Uniform Gases, Cambridge, 1960.

51. Ardenne, M. von: Tabellen zur angewandten Physik, Bd. I. VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1962.

52. Mott N F., Proc. Roy. Soc., A 127.658(1930).

53. Massey H. S. W., Burhop E. H. S., Electronic and Ionic Impact Phenomena, London, 1952.

54. Ramien H, Zs. Phys.,70, 353(1931).

55. Мик. Дж., Крэгс. Дж. Электрический пробой в газах. М.: Издательство иностранной литературы. 1960.

56. Brown S.C. In Handbuch der Physic, Vol.22; Heidelberg: Springer, 1956.

57. Reder F.H., Brown S.C., Phys. Rev.95,885,1954.

58. Гаврилов Н.М., Громов Е.В. и др. Разработка и исследование многопучкового ускорителя аргона. Отчет МИФИ по теме 81-3-216, 1984. № гос. рег.81031190.

59. Сербинов А.Н. Исследование фокусирующих свойств системы вытягивания ионов в высокочастотном ионном источнике. ПТЭ, 1953, № 3, с.39-45.

60. Петров В.Н. Некоторые характеристики ионного пучка из высокочастотного источника. ЖТФ, 1961, т.31,вып. 3, с.348-351.

61. Кельман В.М., Явор С.Я. Электронная оптика. М.-Л.: «Акад. Наук», 1963, с. 140.

62. Голант В.Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. М.: наука, 1968, с. 104.

63. Гаврилов Н.М., Степанов С.С и др. Разработка и исследование многопучкового ВЧ инжектора ионов. Отчет МИФИ по теме 91-3-715, 1991.