Ленточные микросекундные электронные пучки с энергозапасом в сотни килоджоулей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

РГВ од

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им. Г.И. Будкера

На правах рукописи

АРЖАННИКОВ Андрей Васильевич

ЛЕНТОЧНЫЕ МИКРОСЕКУНДНЫЕ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ

С ЭНЕРГОЗАПАСОМ В СОТНИ КИЛОДЖОУЛЕЙ

(генерация, транспортировка и преобразование для нагрева плаомы)

01.04.08 - фиошса и химия плаомы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора фиэико-математических наук

НОВОСИБИРСК—1993

Работа выполнена в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской Академии наук.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Бугаев Сергей Петрович

Смирнов Валентин Пантелеймонович

Усов Юрий Петрович

— член-корреспондент Российской академии

. наук, Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Томск.

— доктор физико-математических наук, профессор, Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, г. Троицк Московской обл.

— доктор технических наук, профессор, НИИ ядерной физики при Томском техническом университете, г. Томск.

Ведущая организация:

Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород.

Защита диссертации состоится " ¿23 " и С£¿>£>,2^ 1993 г. в " /О " часов на заседании специализированного совета Д.002.24.02 п[ Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

Адрес: 630090, г. Новосибирск-90,

проспект академика Лаврентьева, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЯФ СО РАН.

Автореферат разослан ц /5 " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

академик Б.В. Чириков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

История вопроса и актуальность темы. На рубеже 60-х и 70-х годов были созданы новые электрофизические устройства—генераторы сильноточных релятивистских электронных пучков (РЭП). Получаемые в в этих ускорителях пучки с энергией электронов Е ~ 1 МэВ, током масштаба десятка килоамлер и длительностью около 100 не нашли широкое применение в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу (УТС), генерации электромагнитного излучения в диапазоне частот от жестких 7-квантов до волн радиодиапазона, коллективному ускорению ионов, а также радиационной модификации свойств материалов.

В Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера исследования по управляемому термоядерному синтезу с использованием сильноточных РЭП были ориентированы на нагрев плазмы в длинной соленоидальной ловушке за счет возбуждения в ней мелкомасштабной ленгмюровской турбулентности. Первый эксперимент по этой тематике был поставлен в ИЯФ в 1971 году, а затем эти исследования получили развитие на установках ИНАР и ГОЛ-1. При укапанных выше параметрах пучков их энер-гоэапас при инжекции в плазменный столб оказался ограниченным на уровне нескольких килоджоулей, что определило относительно невысокое (|пТ ~ 1017 эВ см-3) удельное энергосодержание нагретой плазмы. Выдвинутая в ИЯФ в конце 70-х годов концепция установки ГОЛ-3, которая должна была явиться следующим поколением длинных соленоидальных ловушек, предполагала получение в ней плазмы с |пТ ~ Ю20 эВ см-3. В связи с этим энергозапас в инжектируемом пучке следовало поднять до уровня ~ 1 МДж при плотности тока j > 1 кА см-2 и угловом разбросе электронов А9 ~ 0.1. Решение этой задачи представлялось возможным

только путем увеличения длительности пучка, и по этой причине в ИЯФ были развернуты работы по созданию генераторов сильноточных РЭП с микросекундной длительностью импульса. В ходе этих работ на ускорителе У-1 был получен пучок с параметрами, приемлемыми для инжекции в плазму, при энергозапасе в нем около 100 кДж. Дальнейший подъем энергооапаса в пучке оа счет увеличения зазора в плоском ускорительном диоде, как это было сделано на указанной установке, оказалось невозможным. В свою очередь, и в коаксиальных диодах с магнитной изоляцией (КДМИ), исследования работы которых проводились в ряде институтов (ИАЭ г.Москва, ИСЭ г.Томск, НИЭФА г.Ленинград, ХФТИ г.Харьков) в связи с использованием пучков для генерации СВЧ-излучения, энергозапас микросекундных РЭП оказался ограниченным на уровне немногим более 100 кДж.

В этих условиях в середине 80-х годов в ИЯФ было выдвинуто предложение о наращивании энергии, вводимой в плазму, путем инжекции в нее серии пучков, генерируемых со сдвигом по времени в нескольких диодах. Анализ возможности реализации такой поочередной инжекции привел к выводу о том, что только электронные пучки с ленточной формой сечения могут быть реально использованы для такого процесса. При этом, по аналогии с кольцевыми пучками ожидалось, что ленточные пучки можно будет также получать в диодах с магнитной изоляцией. Такие диоды, в отличие от плоских, не требуют анодной фольги, что должно было дать дополнительные преимущества: отпадала необходимость замены этой фольги после каждого импульса, могла возрасти длительность генерации пучка, появлялась возможность существенного снижения углового разброса электронов. С другой стороны, геометрическая форма ленточных диодов могла позволить существенное по сравнению с КДМИ увеличение длительности генерации пучка при относительно небольшом магнитном поле. Отсутствие в середине 80-х годов экспериментальных и теоретических данных, касающихся физики сильноточных ленточных РЭП, привело к необходимости развернуть исследования процессов генерации, транспортировки и преобразования таких пучков. Поскольку генераторы электронных пучков с энергозапасом в сотни килоджоулей являются довольно сложным и дорогостоящим сооружением, то экспериментальные исследования по ленточным пучкам следовало начинать при относительно небольшом энергозапасе, а затем, базируясь на этих результатах, можно было переходить ж полномасштабному эксперименту. При этом большое значение могли иметь аналитическое рассмотрение и численное моделирование различных процессов с участием ленточных РЭП.

Поли работы. Основной целью данной диссертационной работы явились ¡экспериментальные и теоретические исследования по физике сильноточных ленточных электронных пучков микросекундной длительности, которые должны были обеспечить достижения в таких пучках энергозапаса масштаба нескольких сотен килоджоулей. Эти исследования должны были включать в себя генерацию ленточных пучков, транспортировку их в щелевых каналах и, наконец, преобразование таких пучков к состоянию, которое является приемлемым для инжекции в соленоид установки ГОЛ-3. В рамках этой общей задачи прежде всего необходимо было создать экспериментальную установку с адекватной энергетикой и структурой. Затем, на этой установке следовало провести указанные исследования, постепенно наращивая энергозапас в пучках от уровня в несколько десятков килоджоулей до уровня, приближающегося к 0.5 МДж.

Научная новизна работы. В результате выполнения данной работы:

1. Проанализировано влияние различных параметров задачи на угловую расходимость электронов сильноточного РЭП, генерируемого в ленточном диоде с магнитной изоляцией в условиях, когда возможно нарушение условия адиабатичности движения, и определен путь достижения малого углового разброса при умеренном значении ведущего магнитного поля.

2. Проведены экспериментальные исследования и компьютерные расчеты, позволившие создать ленточный диод с магнитной изоляцией, который в условиях мегавольтного напряжения и ведущего магнитного поля ~ 3 — 5 кГс обеспечивает генерацию пучка с погонным током масштаба 0.5 кА/см и длительностью до 10 мкс.

3. Определена зависимость предельного тока ленточного пучка от величины ведущего магнитного поля при транспортировке его в вакуумном щелевом канале. Установлены требования, которым должны удовлетворять экспериментальные условия для сохранения равновесной формы сечения ленточного пучка при его транспортировке с погонным током, приближающимся к вакуумному пределу.

4. Осуществлено преобразование формы сечения пучка из ленточной в круглую путем трансформации сечения потока ведущего магнитного поля, и реализован в эксперименте процесс перевода сильноточного ленточного РЭП из одного щелевого канала в другой за счет быстрого пересоединения силовых линий ведущего магнитного поля.

5. Создан комплекс устройств, позволивших получить полномасштабный, с сечением 4 х 130 см, ленточный пучок электронов с энергией около одного МэВа, током масштаба 50 кА и полным энергосодержанием около 0.4 МДж. Эффективность передачи энергии из емкостного накопителя

в такой пучок достигает 75%. С близкой по величине эффективностью указанный пучок преобразован в круглый,,« осуществлено сжатие его сечения более чем в десять раз.

6. Предложены и реализованы в эксперименте два новых метода измерения энергетического и углового разброса пучковых электронов в условиях оамагниченности в ведущем поле.

Практическая значимость. Проведенные исследования по сильноточным ленточным РЭП обеспечили подъем энергосодержания в микросекундных пучках в несколько раз и вывели его на уровень, приближающийся к 0.5 МДж. Полученный в эксперименте ленточный пучок с длительностью близкой к 10 мкс и энергосодержанием около 400 кДж может послужить основой для создания генератора миллиметрового излучения с рекордными параметрами. Проведенное преобразование и сжатие сечения такого пучка уже сейчас позволяет начать эксперименты по нагреву плазмы в установке ГОЛ-3 при энергозапасе инжектируемого в плаому пучка около 300 кДж.

Реализованная в эксперименте коммутация потоков ведущего магнитного поля за счет пере соединения его силовых линий может быть использована в термоядерных исследованиях как для реализации поочередной инжекции нескольких пучков в нагреваемую плазму, так и для защиты ускорительного диода от потока горячей плазмы, вытекающей через торец соленоида.

Созданные автором два новых метода измерений энергетического и углового распределений в потоке замагниченных электронов с энергиями в десятки и сотни электроновольт используются в экспериментах по пучково-плазменному взаимодействию.

На защиту данной работы вынесены следующие основные научные положения:

1. В рамках теоретических моделей показано, что при генерации ленточного пучка в диоде с магнитной изоляцией можно создать условия, при которых происходит взаимная компенсация вкладов в угловую расходимость электронов от движения на последовательно расположенных участках траектории. В этом случае результирующая угловая расходимость сильноточного пучка может быть снижена до уровня ~ Ю-2 рад при относительно небольшом 5 кГс) ведущем магнитном поле в диоде.

2. Компьютерным подбором геометрии катод-анодного промежутка и хода силовых линий ведущего магнитного поля, а также использованием подходящих графитовых материалов для изготовления катода и анода удается достигнуть при напряжении ~ 1 МВ и магнитном поле ~ 5 кГс хорошей устойчивости в поведении сопротивления ленточного диода с

магнитной изоляцией в течение времени масштаба десяти микросекунд. В этом случае параметр, характеризующий удельную энергоемкость ленточных пучков и равный произведению погонного тока пучка на длительность импульса, оказывается близким к 4 кА-мкс/см, что в несколько раз превышает его значения, достигнутые для коаксиальных диодов с магнитной изоляцией.

3. Но рассмотрения устойчивости равновесия сильноточного ленточного РЭП в щелевом канале по отношению к мелкомасштабным возмущениям при ширине пучка много больше его толщины определена зависимость предельного вакуумного тока пучка от величины ведущего магнитного поля и степени заполнения пучком сечения канала. Показано, что в широком диапазоне параметров эта зависимость носит универсальный характер. В модельных экспериментах, проведенных при аспект-ном отношении для сечения пучка ~ 10, показано, что теоретическая зависимость предельного тока от магнитного поля неплохо описывает экспериментальные данные.

4. Экспериментально установлены закономерности влияния на равновесную форму сечения ленточного РЭП в щелевом канале со стороны ведущего магнитного поля, плотности тока пучка, а также степени заполнения пучком сечения канала. Зарегистрировано разрушение равновесной формы сечения пучка при нейтрализации его объемного заряда плазмой, возникающей в канале, и за счет развития крупномасштабных возмущений в дрейфовом движении электронов по сечению пучка. Экспериментально определены условия, при которых ленточный пучок с погонным током около 1 кА/см и длительностью масштаба 10 мкс транспортируется в щелевом вакуумном канале без потерь электронов и заметных деформаций поперечного сечения.

5. В модельных экспериментах, поставленных при аспектном отношении ленточного сечения масштаба десяти и энергозапасе в пучке до 50 кДж, исследован процесс преобразования микросекундного РЭП из ленточного в круглый и выявлены оптимальные условия для его реализации; осуществлено переключение ленточного пучка из одного щелевого канала в другой.

6. Продемонстрирована возможность проводки ленточного пучка с погонным током 0.3 кА/см через плоский ондулятор с продольным ведущим магнитным полем масштаба 5-т-Ю кГс и поперечной составляющей ~ 1 кГс. В условиях, когда циклотронная частота электронов близка к баунс-частоте, в такой системе получена генерация электромагнитного излучения в области длин волн 2-=-8 мм с длительностью около 2 мкс.

7. 11а основе результатов проведенных модельных экспериментов,

а также решения задач о трехмерной распределении магнитных полей и самосогласованном движении плотного потока релятивистских электронов, создан комплекс устройств, позволяющих осуществлять генерацию, транспортировку и преобразование полномасштабного (с сечением 4 х 140 см) ленточного пучка с высокой эффективностью. В ходе экспериментов на этом комплексе получен ленточный пучок с энергией электронов около 1 МэВа, током масштаба 50 кА и длительностью до 10 мкс; полный энергозапас в этом пучке достигает 0.4 МДж. Высокая 75%) эффективность преобразования такого пучка в круглый открыла возможность его использования для инжекции в плазму установки ГОЛ-3. Измеренный угловой разброс электронов после преобразования и сжатия сечения пучка позволяет ожидать высокую эффективность передачи энергии от полученного в итоге пучка к плазме.

8. Базируясь на ХС-ячейках Фитча со специально созданными спаренными разрядниками, создан генератор импульсного напряжения с энергоемкостью около 0.7 МДж, который формирует на ускорительном диоде мегавольтный импульс с формой, приближающейся к прямоугольной, и длительностью на полувысоте более 6 мкс.

9. Предложены и реализованы два новых метода, предназначенных для измерения энергетического и углового распределения пучковых электронов при наличии ведущего магнитного поля. Распределение электронов по энергиям определяется по их распределению по толщине вещества при поглощении, а угловое распределение—по прохождению электронов через коллимационные отверстия.

Аппробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах термоядерных лабораторий Института ядерной физики СО РАН; Звенигородских коференциях по физике горячей плазмы и управляемому термоядерному синтезу 1978-1992 гг.; 4 Всесоюзной конференции по инженерным проблемам термоядерных реакторов, Ленинград, 1988; Всесоюзном семинаре "Плазменная электроника", Харьков, 1988; 7 и 8 Всесоюзных симпозиумах по сильноточной электронике, Томск, 1988 и Свердловск, 1990; 11 Международной конференции по физике плазмы и УТС, Токио, 1986; 18 Международной конференции по явлениям в ионизованных газах, Суанси, Англия, 1987; Международной школе по физике плазмы, Варенна, Италия; 13 и 14 Международных симпозиумах по разрядам и электроизоляции в вакууме, Париж, Франция, 1988 и Санта-Фе, США, 1990; Международной конференции по физике плазмы, Нью-Дели, Индия, 1989; 12 и 14 Международных конференциях по лазерам на свободных электронах Париж, Франция, 1990 и Кобе, Япония, 1992; Международных конференциях по

мощным пучкам частиц, Новосибирск, 1990 и Вашингтон, 1992.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав и заключения; она содержит 281 страницу текста, включая 95 рисунков и список литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВСГ ВВЕДЕНИИ кратко описаны основные результаты экспериментальных исследований по взаимодействию сильноточных РЭП с плазмой, проведенных при длительности пучков масштаба ста наносекунд. Исходя из результатов этих исследований, сформулированы требования к сильноточным РЭП микро секундной длительности, получение которых оказалось весьма актуальной задачей с конца 70-х годов в связи с необходимостью повышения энергии, подводимой к плазме с помощью электронных пучков. Приведены данные по энергозапасу в микросекундных пучках, достигнутому к середине 80-х годов, когда были начаты исследования по микросекундным ленточным РЭП, которые составили основное содержание данной диссертации. В заключительной части введения перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В ГЛАВЕ I дано описание установки У-2, которая была построена для проведения исследований по физике микросекундных ленточных РЭП. По структуре (§1.1) эта установка представляет собой три блока, которые размещены в помещениях, отделенных друг от друга толстыми стенами, но связанных между собой электрическими цепями. Собственно генератор пучка размещается в радиационно-защищающем зале. Вне этого зала, в специальном помещении смонтирован блок высоковольтного энергопитания, и располагаются конденсаторные батареи с энергоемкостью 1.3 МДж и 0.43 МДж, которые предназначены для формирования токов в катушках, создающих ведущее магнитное поле. Управление установкой и сбор данных эксперимента осуществляются из пультовой, работа которой базируется на малых ЭВМ "Электроника-бО" и МС-1212. Связь пультовой с двумя другими блоками установки осущесвляется посредством оптических и радиочастотных каналов. Регистрация импульсных сигналов и измерения статических параметров эксперимента производились с помощью различного рода аналогово-цифровых преобразователей (АЦП).

Модуль генератора импульсного напряжения (ГИНа) установки У-2 (§1-2) построен по ЬС-схеме фитча с воздушно-пленочной изоляцией между последовательно стоящими друг над другом каскадами. Использование ЬС-схемы обусловлено тем, что с ее помощью можно формировать

на ускорительном диоде импульс мегавольтного напряжения с формой, приближающейся к прямоугольной. Конструкция модуля ГИНа, используемого на ускорителе У-2, в значительной мере повторяет ее вид, разработанный ранее для У-1. Основное различие между ГИНами этих установок составляют коммутаторы в LC-каскадах. Для установки У-2 были созданы специальные спаренные разрядники РУМ-50-2Н. Отличительной особенностью этих разрядников является хорошая управляемость в интервале рабочих напряжений от 25 до 50 кВ при величине напряжения самопробоя около 100 кВ, что, в конечном счете, обеспечило высокую надежность работы ГИНа при его эксплуатации. Отладка работы модуля ГИНа проведена с помощью специально созданной мегавольтной резистивной нагрузки. В результате отладки удалось добиться устойчивой работы модуля, состощего из 72-х накопительных конденсаторов ИК-50 х 3 при напряжении их зарядки от 26 до 48 кВ.

Поскольку нагрузкой ГИНа должен был явиться вакуумный ускорительный диод, сопротивление которого меняется во время генерации пучка, то оценку качества работы ГИНа необходимо было получить именно при нагружении его ускорительным диодом. Такого рода опыты были проведены, используя квазиплоский диод с продольным магнитным полем (§1.3). При этом был осуществлен подбор материалов для изготовления ненакаливаемого катода, который должен был обеспечивать генерацию пучка в течение десяти микросекунд при плотности тока 100-200 А/см2. Опыты по генерации пучка показали, что наиболее подходящими материалами для изготовления такого катода являются волокнистые графитовые материалы типа КАРБОТЕКСТИМА и ткани ТГН, поверхность которых сформирована ио графитовых волокон с толщиной 10-20 мкм. Однородное образование плазмы на поверхности таких материалов обеспечивает условия, при которых сопротивление ускорительного промежутка меняется во времени не настолько быстро, как это происходит в случай других материалов. Это, в свою очередь, позволяет согласовать <-опротивление диода с внутренним сопротивлением генератора мегавольтного напряжения и, в итоге, достигнуть высокой (~ 75%) эффективности передачи энергии из накопителя в пучок. Энергозапас в аксиально-симметричном пучке для этих тестовых экспериментов достигал 160 кДж.

ГЛАВА II отведена описанию методов измерения параметров сильноточного пучка электронов с энергиями около одного МэВа. Для измерения токов, протекающих в различных частях генератора пучка, использовались пояса Роговского и безындуктивные шунты; импульсное мегавольтное напряжение регистрировалось с помощью емкостного

и резистивного делителей (§2.1). Сильно вытянутое сечение ленточного пучка приводило к тому, что на сигнале тока пучка, регистрируемом поясом Роговского, обмотка которого охватывает такое сечение, появлялись сильные шумы. Сглаживание сигнала с пояса за счет разложения его по Фурьо-гармоникам и отсекания высокочастотных составляющих обеспечило необходимую достоверность регистрации тока пучка, имеющего сечение 4 х 130 см. Локальная плотность тока пучка измерялась с помощью микроколлекторов. Полное энергосодержание РЭП за импульс определялось с помощью графитовых калориметров и компьютерным интегрированием по времени произведения тока пучка на диодное напряжение, что в большинстве случаев обеспечивало точность его определения не хуже, чем 10%.

Для измерения энергетического распределения пучковых электронов в условиях замагниченности в ведущем поле нами разработан многофольговый метод (§2.2). Существо этого метода состоит в том, что в опыте измеряются токи электронов, которые поглотились в стоящих друг за другом металллических фольгах, а затем по соотношению между этими токами находится функция распределения электронов по энергиям решением на компьютере интегрального уравнения. В диссертации кратко описаны датчики, которые были разработаны для измерений в области энергий электронов 0.1-1 МэВ и 10-100 кэВ. Первый из них состоит из девяти алюминиевых фольг с толщинами в несколько сотен микрон, а второй—из пяти фольг с толщинами от одного до двадцати микрон. Излагается методика нахождения на ЭВМ функции распределения электронов по результатам регистрации токов поглотившихся в фольгах электронов.

Для измерения углового разброса пучковых электронов в условиях ведущего магнитного поля оказался вполне приемлемым разработанный нами метод коллиматоров (§2.3). В основу этого метода положено то, что ток электронов за отверстием в поглощающем экране в случае, когда его диаметр соизмерим с поперечным ларморовским радиусом частиц, а длина—с шагом ларморовской спирали в ведущем магнитном поле, существенно зависит от их распределения по питч-углам по отношению к силовым линиям этого поля. Для проведения экспериментов было изготовлено два датчика, базирующихся на этом принципе. Первый датчик, получивший применение в магнитном поле около 40кГс, представлял собой пять проделанных в графитовом поглотителе микроотверстий с диаметром 0.3 мм, за которыми с помощью микроколлекторов регистрировался ток прошедших через них электронов. Второй датчик, использованный в полях масштаба нескольких килогаусс, был составлен из четырех близ-

ко стоящих друг за другом на одной геометрической оси графитовых трубок с внутренним диаметром 6 мм и с длиной 10 и 20 мм, В опыте измерялись токи электронов, которые поглотились в цилиндрической поверхности этих трубок, а также ток тех электронов, которые прошли через всю последовательность четырех трубок на графитовый коллектор. Путем сопоставления соотношения между измеряемыми токами с результатами компьютерных расчетов удается определять угловой разброс мегаэлектроновольтных электронов с точностью охоло одного градуса.

В связи с необходимостью измерения углового разброса пучковых электронов, величина которого может быть близка к одному градусу, проанализирована возможность использования для такого рода измерений метода рассеяния лазерного излучения и определены параметры такого эксперимента применительно к ленточным РЭП (§2.4).

В ГЛАВЕ III проведено теоретическое рассмотрение генерации и транспортировки ленточных РЭП, и изложены результаты экспериментальных исследований этих процессов при относительно невысоком (до 50 кДкс) элергозапасе в микросекундных пучках. Эти эксперименты ТЭЛ-10 (Транспортировка Электроннных Ленточных пучков с энергозапасом в Десятки килоджоулей) были названы модельными, поскольку они должны были дать знания по физике и технике микросекундных ленточных РЭП, которые обеспечили бы создание генератора полномасштабного ленточного пучка с энергозапасом в несколько сотен килоджоулей.

Аналитическому рассмотрению и численному моделированию генерации ленточных пучков в диодах с магнитной изоляцией отведен §3.1. В этом рассмотрении особое внимание было обращено на анализ причин возникновения угловой расходимости электронов и выявлению условий, при которых ее величина может быть уменьшена до возможно низкого уровня, что имеет большое значение для достижения высокой эффективности передачи энергии от сильноточного РЭП при турбулентном нагреве плазмы и генерации миллиметрового электромагнитного излучения. В результате рассмотрения показано, что основной вклад в угловую расходимость электронов пучка должны вносить участки их траекторий вблизи входа в анодную щель, поколысу именно в этой области шаг спирали ларморовского вращения частиц становится соизмерим с пространственными масштабами изменений электрического и магнитного полей. Для того, чтобы в явном виде разделить влияния на угловой разброс электронов со стороны градиента электрического поля и неоднородно-сте'"' магнитного поля, вначале было проведено рассмотрение генерации РЭП в условиях однородного магнитного поля. Затем, включением в

рассмотрение неоднородностей ведущего магнитного поля было выявлено, что в случае, когда движение электронов пучка происходит в условиях близких к границе нарушения адиабатичности, сложение добавок к поперечной скорости на последовательных участках траектории должно осуществляться с учетом фазы их вращения по ларморовской окружности. По этой причине, за счет вычитания вклада от неоднородностей магнитного поля из вклада, обусловленного градиентами электрического поля, результирующая угловая расходимость пучка может быть снижена па порядок величины и даже больше этого. Расчеты показали, что результирующая угловая расходимость электронов в щелевом канале может быть доведена до уровня Ю-3 при величине ведущего магнитного поля масштаба 5 кГс.

Эксперименты по генерации микросекундного ленточного РЭП в диоде с магнитной изоляцией описаны в §3.2. Основная цель этих экспериментов состояла в том, чтобы добиться максимального энергосодержания, приходящегося на единицу длины ленточного сечения пучка. Исходя из опыта генерации микросекундного пучка в квазиплоском диоде, выбор материала для катода ленточного диода был сделан в пользу графитового волокнистого материала КАРБОТЕКСТИМА. В свою очередь, исходная для эксперимента геометрия диодного промежутка выбиралась в ходе численного моделирования генерации пучка. В дальнейшем, при проведении экспериментов можно было варьировать форму катода, расстояние от него до анодной плоскости, а также геометрию и величину ведущего магнитного поля. В результате таких поисковых экспериментов при мегавольтнои напряжении был получен ленточный пучок с погонным током I' = 1 кА/см И длительностью т 2*5 мкс в случае, когда магнитное поле возрастает от катода к аноду и в щелевом транспортном канале (сечение—3.8 х 25 см, длина—1 м) выходит на значение около 5 кГс. Полный энергозапас пучка в данных опытах составил около 50 кДж. В этих экспериментах произведение погонного тока пучка на его длительность (/' х т)—параметр, характеризующий удельную энергоемкость ленточного пучка, оказался в несколько раз выше, чем значения этого параметра достигнутое в опытах с коаксиальными диодами с магнитной изоляцией, по став Лениными ранее другими авторами. Это указывало на правильность избранного нами подхода к увеличению энерго-оапаса в пучках путем перехода к пучкам с ленточной формой сечения.

В §3.3 проведен теоретический анализ равновесия и устойчивости ленточного РЭП в щелевом канале с ведущим магнитным полем. Он проведен в приближении плоского электронного слоя с малой поперечной скоростью частиц. Анализ показал, что равновесны лишь те распреде-

ления электронов по толщине пучка, при которых сила их электрического расталкивания уравновешивается силой, действующей на электроны со стороны магнитного поля. В результате была найдена зависимость максимально возможного значения погонного тока пучка, при которой еще обеспечивается равновесие для данной его толщины и величины ведущего магнитного поля. В то же время, для того, чтобы малые добавки к поперечной скорости электронов не приводили к уходу их из этого равновесного сечения на стенки вакуумного канала, по всей толщине пучка должно выполняться следующее условие:

Во > га2 пе

8т ~ 2 ' 1 '

где Во—магнитное поле в плоскости симметрии пучка, пе—плотность электронов в рассматриваемой точке сечения пучка, 7—релятивистский фактор электронов в этой точке. Данный критерий устойчивости равновесия был получен в предположении, что пространственный масштаб возмущений поперечной скорости электронов существенно меньше шага ларморовской спирали, по которой они движутся в канале. Исходя из этого критерия, была получена теоретическая зависимость максимального погонного тока ленточного пучка, находящегося в устойчивом равновесии, от величины ведущего магнитного поля в вакуумном канале.

В более сложном двумерном случае, когда сечение пучка имеет конечные размеры по обеим координатам, поперечные смещения электронов, обусловленные собственными электрическим и магнитным полями, могут привести к сильным деформациям сечения ленточного РЭП. В случае сильного ведущего магнитного поля равновесные конфигурации сечения пучка возможны, если он занимает около 3/4 от заоора между стенками канала. При ограниченной величине ведущего магнитного поля значительную опасность для сохранения равновесной формы сечения пучка представляет длинноволновая ветвь диокотронной неустойчивости. Однако если пучок занимает более половины зазора между проводящими стенками канала, то инкремент этой неустойчивости тождественно равен нулю, и следовательно, она не может оказывать влияния на распространение пучка.

Принимая во внимание отмеченные выше проблемы, были проведены экспериментальные исследования транспортировки сильноточных ленточных РЭП в щелевых каналах при изменениии экспериментальных условий в довольно широких пределах. Целью первой серии экспериментов было изучение транспортировки ленточного пучка с погонным током

в точке инжекции близким к вакуумному пределу, который соответствует случаю бесконечного по величине ведущего магнитного поля (§3.4). При этом в канал с сечением 3.8 х 25 см и длиной 100 см инжектировался ленточный РЭП с сечением 0.6 х 13 см, погонным током V < 1.5 к А/см и длительностью т < 6 мкс. В ходе экспериментов регистрировались основные параметры пучка и форма его сечения на выходе из канала. На начальной стадии экспериментов, когда остаточное давление газов в канале имело значение 5•Ю-4 торр, в момент времени 3-4 мкс от начала инжекции пучка происходило резкое увеличение тока пучка на выходе из канала до значения выше вакуумного предела. Это увеличение тока сопровождалось сильным увеличением толщины пучка даже в сильном ("10 кГс) магнитном поле. Анализ экспериментальных результатов показал, что такое поведение пучка в канале связано с нейтрализацией его по заряду ионами плазмы, которая образуется во время прохождения пучка. В последующих экпериментах улучшением вакуумных условий до 2- Ю-5 торр и тренировкой стенок вакуумного канала удалось устранить размытие сечения пучка из-за его зарядовой нейтрализации, что позволило перейти к экспериментальным исследованиям условий равновесия и устойчивости ленточных РЭП.

Прежде всего в этих исследованиях была зарегистрирована зависимость максимального погонного тока Пучка, прошедшего через канал, от величины ведущего магнитного поля. Установлено, что в магнитных полях 5-т-Ю кГс ленточный РЭП может транспортироваться в вакуумном канале без потерь даже при погонном токе пучка, близком к теоретическому вакуумному пределу. При уменьшении величины ведущего магнит-нного поля от 5 до 1 кГс наблюдалось уменьшение погонного тока пучка на выходе из канала и нарастание деформаций сечения пучка. Сопоставление экспериментально измеренной зависимости погонного тока от величины ведущего магнитного поля с теоретической кривой, полученной из рассмотрения устойчивости равновесия электронного слоя, показало их неплохое согласие.

Во второй серии экспериментов по транспортировке ленточных РЭП (§3.5) была проверена возможность осуществления транспортировки таких пучков при сохранении равновесной формы поперечного сечения. При этом толщина пучка варьировалась в пределах от 0.2 до 0.7 по отношению к зазору между стенками канала, а погонный ток пучка имел величину на уровне 0.3 от вакуумного предела. В ходе проделанных экспериментов установлено, что ленточный пучок с длительностью около 5мкс может транспортироваться в вакуумном канале с ведущим магнитным полем ~ 6 кГс при зазорах между его границей и стенкой камеры

всего лишь в несколько миллиметров. С увеличением отношения толщины пучка к зазору между стенками канала происходит постепенное уменьшение деформаций сечения пучка во время его транспортировки. При максимальной же величине этого отношения, которая была близка к 3/4, даже в условиях большого погонного тока (/' ~ 0.8 кА/см) деформации сечения пучка практически отсутствуют.

ГЛАВА IV посвящена описанию модельных экспериментов, имевших своей целью оценить возможности различных практических применений сильноточных ленточных РЭП. В частности, это относится к преобразованию ленточного пучка в пучок с круглым сечением (§4.1), что является необходимым для последующей инжекции его в плазму, удерживаемую в соленоиде. В связи с этой задачей с помощью пакета программ по расчету магнитных полей GRETA была подобрана система токовых обмоток, которые создают в преобразователе суперпозицию продольного и квадрупольного магнитных полей. При этом, силовые линии результирующего магнитного поля сходятся вдоль большого размера ленточного сечения и расходятся в направлении малого. Преобразователь сечения пучка устанавливался на одном из концов щелевого транспортного канала, при этом другой конец канала был присоединен к диоду, из которого осуществлялась инжекция пучка. Была проведена серия экспериментов, в которой варьировали толщину ленточного пучка в щелевом канале и величину квадрупольной составляющей магнитного поля в преобразователе. Форма сечения пучка на выходе из преобразователя определялась по отпечатку на тонкой полимерной пленке и из измерений локальной плотности тока ыногоколлекторным датчиком. В случае оптимального значения квадрупольной составляющей магнитного поля в преобразователе и соблюдения требования о малости зазора между границей пучка и стенкой вакуумной камеры, удалось осуществить преобразование ленточного пучка с сечением 2 х 18 см и током 18 кА в пучок квадратного сечения 8 х 8 cví практически без потерь электронного тока. Когда же не выполнялось хотя бы одно из этих требований, имели место сильные отклонения формы сечения преобразованного пучка от ожидаемого вида, и наблюдалось попадание пучка на стенку вакуумной камеры. Для дальнейшего преобразования сечения пучка из квадратного в круглое i экспериментах использовался специальный скругляющий участок вакуумной камеры. На этом участке пучок, имевший квадратное сечение, прокручивался по аяимуту под действием собственных электрического г магнитного полей, что приводило к сглаживанию углов и превращению сечения в практически круглое. Таким образом, в результате проведенных зкпериментов была доказана возможность преобразования ми

кросекундного ленточного РЭП с аспектным отношением сечения около десяти в круглый пучок без заметных потерь релятивистских электронов.

Для повышения энерговклада электронных пучков в плазму, удерживаемую в соленоиде, предполагается инжектировать в нее поочередно серию микросекундных РЭП, генерируемых в нескольких ленточных диодах. В связи с этим нами были поставлены модельные эксперименты по переводу ленточного пучка из одного щелевого канала в другой путем переключения потока силовых липий ведущего магнитного поля (§4.2). Такое переключение потока ведущего поля путем пересоединения его силовых линий осуществлялось на специальном участке транспортировки пучка, где проводимость стенок вакуумного была сделана настольхо низкой, что позволяла изменять магнитное поле за времена масштаба десяти микросекунд. Электронный пучок в этих модельных экспериментах имел сечение 2x12 см, ток пучка достигал 5 кА, а длительность—5 мкс. Опыты по генерации электронного пучка в различные фазы изменения переключающего поля показали, что пересоединением силовых линий ведущего поля действительно можно переводить ленточный РЭП из одного щелевого канала в другой оа указанное выше время.

Еще одним экспериментом, имеющим большое значение для практического использования ленточных пучков, явились опыты по пропусканию сильноточного ленточного РЭП через плоский ондулятор при одновременной регистрации электромагнитного излучения в области длин волн от 2 мм до 1.5 см (§4.3). Канал с оядуляторным полем имел сечение 1.8 х 24 см и длину около 100 см. В этих экспериментах продольное магнитное поле варьировалось в пределах от 4 кГс до 13 кГс при фиксированной поперечной составляющей, которая имела пространственный период

4 см и амплитуду вариаций попа около полутора килогаусс. Электронный пучок с током около 5кА и сечением 0.6 х 20 см имел длительность около

5 мкс. Наибольшая длительность (до 2 мкс) и максимальная мощность >лектромагннтного излучения в интервале длин волн 2-8 мм были зарегистрированы при магнитных полях, приближающихся по значению к гой величине, которая соответствует совпадению баунс-частоты с ча-;тотой циклотронного вращения электронов. При этом не наблюдалось }аметных потерь электронов пучка в канале, что указывает на хорошую терспективу использования сильноточных ленточных РЭП в такой схеме генераци миллиметрового излучения.

Исследования по генерации, транспортиовке и преобразованию силь-юточных ленточных РЭП, проведенные в модельных экспериментах ГЭЛ-10, открыли возможность создания установки для проведения тако-

го рода исследований при «значительно большей ширине пучка и энергозапасе в нем масштаба нескольких сотен килоджоулей. Такие полномасштабные эксперименты, получившие название ТЭЛ-100, описаны в двух последующих главах диссертационной работы.

В ГЛАВЕ V описана первая серия экспериментов с полномасштабным (сечение 4 х 130 см) ленточным пучком. Создание генератора такого пучка представляет собой достаточно сложную физическую задачу, поскольку из-за отсутствия пространственной симметрии в распределении электрического и магнитного полей в окрестности диода приходится находить эти распределения с учетом всех трех пространственных переменных, да еще в большом пространственном объеме. В §5.1 описан узел для подвода к катоду мегавольтного напряжения, который был создан в ходе таких трехмерных компьютерных расчетов. Расчеты электростатических полей и параметров генерируемого в диоде пучка проводились с использованием пакета прикладных программ POISSON-2, а распределение магнитного поля находилось с помощью программы GRETA. Поскольку полная площадь поверхности электрода, поддерживающего ленточный катод, оказалась довольно большой (около 5 х 104см2), то это заставило нас подбирать его размеры и форму таким образом, чтобы снизить напряженность электрического поля до такого уровня, который гарантировал бы малую величину токов электронных утечек в вакууме. При этом, напряженность электрического поля на поверхности катода должна была иметь по возможности максимальную величину с тем, чтобы обеспечивать однородную и устойчивую во времени эмиссию электронов при ожидаемой плотности тока пучка. Согласно расчетов для нашего диода при мегавольтном напряжении она должна была достигать в отсутствии пучка 270 кВ/см, что при использовании в качестве эмиттлру-ющен поверхности катода графитового материала КАРБОТЕКСТИМ А должно было обеспечивать генерацию РЭП с плотностью тока 100-200 А/см2 в течение времени около 10 мкс. Проверочные эксперименты, проведенные в условиях, когда анодом ускорительного диода служил графитовый коллектор, поглощавший электроны пучка, показали, что созданный диодный узел действительно обеспечивает генерацию ленточного пучка с сечением 4 X 140 см при токах утечек пренебрежимо малых по сравнению с током пучка.

Генерация полномасштабного ленточного пучка в диоде с магнитной изоляцией с присоединенным к нему транспортным каналом, который имеет длину около двух метров, описана в §5.2. Электронный пучок, имевший в окрестности катода сечение 4.5 х 140 см, при входе в транспортный канал немного поджимался до размеров 3.8 х 130 см и в дальней-

лем двигался в канале, практически не меняя своего сечения. Это обес-¡ечивалось малой величиной зазора между границей пучка и стенками [едного лайнера, которая для данных экспериментов составляла около 1 м. Величина магнитного поля в транспортном канале могла варьиро-аться в пределах от 2-х до 10-ти килогаусс. Наиболее приемлемой вели-[иной этого поля, с точки зрения последующего использования пучка для ¡нжекции в соленоид, можно считать 5-7 кГс, и именно при этих полях доводились эксперименты по генерации и транспортировке полномасштабного пучка. Опыты показали, что при существующем (5 х 10~5 •орр) остаточном давлении газов в канале и величине погонного тока учка ~ 0.5 кА/см за времена ~ 1 мкс наступает нейтрализация пучка о заряду, которая в силу хорошей однородности не приводит к иска-<ениям его сечения. Итоговым результатом этой серии экспериментов вилось то, что из 180 кДж запасенной в конденсаторах энергии в диод скорителя передавалось до 80% от этой величины. При этом до выхода з щелевого канала доходило 60% от энергии, запасенной в накопите-е. Как показали измерения эта разница в 20% обусловлена частичным брезанием пучка графитовой диафрагмой, установленной перед тран-ортным каналом на выходе из диода. В самом же транспортном канале икаких потерь электронного пучка при указанных выше условиях не аблюдалось.

В ГЛАВЕ VI описаны эсперименты по получению ленточного пучка энергосодержанием масштаба 0.4 МДж и преобразованию такого пуча к состоянию, пригодному для инжекции в соленоид установки ГОЛ-3. Грежде всего здесь описан подход, с помощью которого энергоемкость «С-генератора была повышена с 0.25 МДж до 0.7 МДж (§6.1). Такое по-ышение было достигнуто сооружением второго накопительного модуля теми же геометрическими размерами, что и у первого, но с исполь-ованием конденсаторных банок ИК-50 х б, которые при тех же габа-итах, что и ИК-50 х 3, имеют вдвое большую емкость. Подсоединение того дополнительного модуля к ранее работавшему с помощью специ-льных проводящих перемычек обеспечило увеличение энергозапаса в 'ИНе втрое. При этом индуктивности LC-каскадов и соединительных еремычек были выбраны такими, чтобы подбором момента запуска раэ-ядников можно было добиваться формы импульса напряжение на уско-ительном диоде, которая приближается к прямоугольной.

Для получения пучка, пригодного для инжекции в соленоид, необ-одимо было дополнить магнитную систему, которая использовалась в писаннных выше опытах по генерации и транспортировке полномас-хтабного пучка,преобразователем формы сечения магнитного потока и

аксиально-симметричными катушками для последующего десятикратного сжатия необразованного сечения (§6.2). При создании всей магнитно!* системы, начиная от диодной области и кончая катушками для сжатш магнитного потока, особое внимание было обращено на плавность номе нения магнитного поля на траекториях электронов с тем, чтобы не допу-* стить вооникновения у них дополнительного углового разброса. Расчеть показывали, что угловая расходимость электронов в сжатом пучке пр! величине магнитного поля в области сжатия 50 кГс должна была имет! значение на уровне нескольких градусов.

Реоультаты экспериментов по получению сжатого пучка с большик энергосодержанием описаны в §6.3. Эти эксперименты были начаты I условиях, когда для нейтрализации пучка по заряду в области преобра эования и сжатия его сечения не предпринималось никаких дополнитель ных мер. В этом случае первые две микросекунды ток пучка на выход> системы сжатия составлял лишь небольшую долю диодного тока в уско рителе, и только в последующие моменты времени он нарастал, посте пенно приближаясь к нему по величине. В результате этого лишь 201 кДж энергии удавалось передавать в сжатый электронный пучок. По пытка обеспечить нейтрализацию пучка путем стационарного по вре мени напуска газа не дала нужного результата, поскольку при повы шении давления газа в области сжатия пучка до необходимого уровн: происходило ухудшение вакуумных условий в диоде, что в свою очеред: понижало долю энергии передаваемой из накопителя в ленточный пучок генерируемый в диоде. По этой причине в эксперименте был осуществле! переход к импульсному напуску газа. Быстрый импульсный клапан обес печивал подъем давления газа в области сжатия пучка до необходимого (~ Ю-2 торр) уровня за отрезок времени около 1 мс. В оптимальны для нетрализации пучка условиях ток пучка на выходе системы сжати с самого начала был близок к диодному току, и это позволило поднят энергозапас в сжатом пучке до уровня близкого к 300 кДж.

Важным вопросом, который оставался нерешенным в этих экспери ментах, был угловой разброс сжатого пучка. Измерение этого парамс тра было проведено с помощью коллиматорного датчика (§6.3), которы был установлен после системы сжатия в специально сделанном для и тс го соленоиде. Соленоид создавал в этом датчике однородное магнитно поле с такой напряженностью, чтобы поперечный ларморовскин рад> ус электронов был соизмерим с радиусом коллимирующего отверстш В данных опытах датчик представлял собой графитовую трубку с внз тренним диаметром 6 мм, разреоанную на четыре изолированные др> от друга части. Длина первых двух отрезков была по 10 мм каждый,

вух последующих - по 20 мм. В эксперименте регистрировались токи лектронов, поглотившихся на внутренней цилиндрической поверхности аждого из этих фрагментов длинного коллиматора, а также ток элек-ронов, прошедших через весь коллиматор на графитовый коллектор. Соотношение между величинами этих токов сопоставлялось с данными омпьютерных расчетов, и по результатам этого сопоставления,опре-елялся угловой разброс электронов. Проведенные измерения показали, то, если индукция магнитного поля в диоде, где происходит генерация енточного пучка, имеет величину более 2-х килогаусс, то угловой раз-рос преобразованного и сжатого в магнитном поле Вр ~ 60 кГс пучка гакое поле приемлемо для установки ГОЛ-3) имеет значение менее 10°. [ лишь, когда поле в диоде при своем уменьшении проходит уровень 1.5 Гс, начинается резкое увеличение углового разброса электронов в пучке, реднаоначенном для инжекции в соленоид. Таким образом было пока-ано, что пучок, полученный в результате преобразований ленточного учка, имеет угловой разброс вполне приемлемый для нагрева плазмы в оленоиде.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ текста диссертационной работы сформулированы е основные результаты:

1. Создана установка У-2, позволившая провести исследования по ге-ерации, транспортировке и преобразованию микросекундных ленточ-ых РЭП при энергозапасе в них от нескольких десятков (эксперименты "ЭЛ-10) до нескольких сотен (эксперименты ТЭЛ-100) килоджоулей. В оде этих работ создан генератор с энергоемкостью около 0.7 МДж, оторый формирует на ускорительном диоде импульс мегавольтного наряжения с формой, приближающейся к прямоугольной, и длительно-тью на полувысоте более 6 мкс.

2. Предложены и реализованы два новых диагностических метода, оторые позволяют вести измерения энергетического и углового распре-еления пучковых электронов в присутствии ведущего магнитного поля, 'аспределение электронов по энергиям определяется по их поглощению в еществе, а угловой разброс—по их прохождению через коллимационные тверстия.

3. В" рамках теоретических моделей выявлены основные источники озникновения угловой расходимости электронов при генерации сильноочного пучка в ленточном диоде с магнитной изоляцией (ЛДМИ). В езультате указан путь достижения предельно малой (~ Ю-2) угловой асходимости электронов при относительно небольшой 5 кГс) вели-ине магнитного поля.

В экспериментах, проведенных с ЛДМИ при напряжении ~ 1 МВ и

магнитном поле ~ 3 5 кГс, показано, что выбором геометрии диода применением специальных графитовых материалов достигается премдс мая величина сопротивления ускорительного промежутка в течение вр( мени ~ 10 мкс. В этом случае удельная энергоемкость пучков, генер! руемых в ленточных диодах, оказывается в несколько раз выше, чем е величина, полученная ранее для КДМИ.

4. Проведены теоретические и экспериментальные исследования тра! портировки микросекундных ленточных РЭП в вакуумных каналах. Уст новлены закономерности влияния на их равновесие и устойчивость с стороны ведущего магнитного поля, погонного тока пучка, степени о; полнения пучком сечения канала, а также зарядовой нейтрализации пу* ка. Экспериментально определены условия, при которых ленточный РЭ с погонным током ~ 1 кА/см транспортируется без существенных д( формаций его поперечного сечения при умеренной ~ 5 кГс величине ма! нитного поля.

5. В экспериментах с модельным пучком, для которого отношен!' ширины к толщине имело значение масштаба 10, а энергозапас—до Е кДж, выявлены оптимальные условия для преобразования сильточног микросекундного РЭП из ленточного в круглый, а также осуществлен переключение ленточного пучка из одного щелевого канала в другой.

Продемонстрирована возможность проводки пучка с погонным токо ~ 0.3 кА/см через плоский ондулятор с продольным полем ~ 5-г 10 к1 и поперечным ~ 1 кГс. В такой системе получена генерация электрома нитного излучения с А ~ 2 -Ь 8 мм и длительностью около 2 мкс.

6. На основе компьютерных расчетов и результатов эксперименте с модельным пучком создан комплекс устройств, позволивших осущ ствить генерацию, транспортировку и преобразование полномасшта ного (с сечением 4 х 140 см) ленточного пучка.

Получен ленточный пучок с энергией электронов около 1 МэВа, т ком масштаба 50 к А и длительностью до 10 мкс; полный энергозапас этом пучке достигает 0.4 МДж. Высокая 75%) эффективность пр образования такого пучка в сжатый круглый пучок позволяет нача: эксперименты по инжекции его в плазму установки ГОЛ-3.

Измеренный угловой разброс электронов в сжатом пучке имеет в личину А& < 10°, что позволяет надеяться на высокую эффективном передачи энергии от такого пучка к плазме.

Итогом цикла исследований, представленных в данной работе, мо> но считать определение основных закономерностей, которые составляк физику сильноточных ленточных электронных пучков микросекунднс

гательности, и создание на этой основе новых физических устройств, эеспечивающих генерацию, транспортировку и преобразование таких /чков при энергозапасе масштаба 0.5 МДж.

Диссертация основана на результатах, опубликованных в следующих 1ботах:

1. Аржанникое А.В., Астрелин В.Т., Драгунов В.П. Определение спектра энергий электронов по их поглощению в металле. Препринт 77-102 ИЯФ СО АН СССР, Новосибирск, 1977, 22с.

2. Аржанникое А.В., Астрелин В.Т. Анализ мгновенного спектра энергий релятивистских электронов по их поглощению в алюминии. ПМТФ, 1979, No.6, с.3-11.

3. Аржанникое А.В., Койдан B.C. Определение углового разброса замагниченного релятивистского электронного пучка по его прохождению через микроотверстия.- Препринт 81-10 ИЯФ СО АН СССР, Новосибирск, 1981, 14с.

4. Аржанникое А.В., Койдан B.C. Определение углового разброса замагниченного релятивистского электронного пучка по его прохождению через микроотверстия.- Приборы и техника эксперимента, 1983, JVo4, с.36-38.

5. A.V.Arzhannikov, A. V.Burdakov, V.S.Burmasov, V.S.Koidan, У. V.Konyukhov. Dense plasma heating by relativistic electron beam.-Proc. of Int. Conf. on Plasma Physics, Nagoya, Japan, 1, 1980, p.74.

6. A.V.Arzhannikov, V.S.Koidan, S.L.Siniisky. Deceleration and scattering of relativistic elections at a collective REB-plasma interaction.-Proc. XVth Intern. Conf. on Phenom. in Ionized Gases, Dussel'dorf, FRG, 1983, p. 348.

7. A.V.Arzhannikov, A.V.Burdakov, V.S.Koidan, L.N.Vyacheslavov. Physics of REB-Plasma interaction.- Physica Scripta, T2/2,1982, p.303-309.

8. A.V.Arzhannikov, A.V.Burdakov, V.S.Koidan, O.I.Meshkov, V.V.Posiupaev, S.L.Siniisky, L.N.Vyacheslavov. Experimental studies of the plasma heating due to beam-induced turbulence - Proc. of the Inter. Conf.on Plasma Physics, Invited Paper, Vol. 1, Lausanne, 1984, p. 285-308.

9. Аржанников А.В. Макроскопические характеристики взанмодей ствия релятивистского электронного пучка с плазмой в магнитно? поле.-Диссертация на соиск. ученой степени канд. физ.-мат. наук Новосибирск, 1980.

10. Arzhannikov A.V., Astrelin V.T., Avrorov А.P. et al. Progress ii plasma heating with powerful electron beams in open systems.- Pxoc of the 11-th intern, conf. on plasma physics and control, nuclear fusioi research, Kyoto, 1986, IAEA, Vienna, 1987, vol. 2, p. 323-336.

11. Arzhannikov A.V., Astrelin V.T. and Sinitsky S.L. On the possibilit; of successive injection of high power REBs into a plasma.- Proc. of th XVIII intern, conf. on phenomena in ionized gases. Swansea, 1987 contr. papers, p. 206-207.

12. Arzhannikov A. V. Development of 2?-beam Heating Technique fox Mirr Research.- International School of Plasma Physics. Proceedings of th Course and Workshop "Physics of Mirrors, Reversed Field Pinches am Compact Tori", Varenna, 1987, v.II, p. 893-918.

13. Аржанникое А.В., Николаев B.C., Синицкий С.П., Лапшин В.Е. Перунов А.А., Трапезников А.Ф., Чернов ЕЛ. Конструкция и па раметры коммутаторов импульсных источников питания уставов ки У-2. Тезисы докладов совместного заседания секций научных сс ветов АН СССР Научные основы электрофизики и электроэнерге тики и ¡Проблемы мощной импульсной энергетики , Томск, 198С с.34-35.

14. Авторское свидетельство JV1410817(CCCP). Многозазорный упра вляемый разрядник/ Аржанников А.В., Николаев B.C., Синицкш С.Л., Лапшин В.Е., Перунов А.А., Трапезников А.Ф., Чернов Е.11 Москва, 1988.

15. Авроров А.П., Аржанников А.В., Лямзин М.П., Синицкий С.Л. Юшков М.В. Генерация микросекундного РЭП в плоском диоде н установке У-2. Препринт ИЯФ 87-153, Новосибирск, 1987.

16. Arzhannikov A.V., Avrorov А.P., Lyamzin М.Р., Sinitsky S.L., Yushkc M.V. Microsecond REB generation in a planar diode at the U — device.- Laser and Particle Beams, 1989, v.7, part 1, p.139-144.

17. Аржанников А.В., Синицкий С.Л., Яловец А.П. Решение задач о прохождении через вещество электронов средних энергий.- Прс принт ИЯФ 91-115, Новосибирск, 1991.

18. Аржанников А.В. Анализ возможностей применения лазерного рассеяния для диагностики пучков мэвных электронов. - Препринт ИЯФ 91-102, Новосибирск, 1991.

19. Аржанников А.В., Астпрелин В. Т., Николаев B.C., Синицкий С.Л., Смирнов А.В. Диодный узел для формирования ленточного РЭП в генераторе У-2.- VII Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике, Тезисы докладов (Часть II), стр. 136-138.

20. Arzhannikov А. V., Avrorov А.Р., Lya.rn.zin М.Р. Sinitsky S.L., Yushkov М. V. Transportation of the stripe electron beam in vacuum channel. Proc. XIII intern, symp. on discharges and electrical insulation in vacuum, Paris, 1988, p. 445-447.

21. Аржанников А.В., Астпрелин В.Т., Капитонов В.А., Лямзин М.П., Синицкий С.Л., Юшков М.П. Генерация ленточных РЭП в магнитно-изолированном диоде и транспортировка их при токе инжекции меньше вакуумного предела.- Препринт ИЯФ 89-81, Новосибирск, 1989.

12. Arzhannikov A.V., Lyamzin М.Р., Sinitsky S.L., Yushkov M.V. 50 kJ Ribbon REB Prodaction and "Transport.- XlV-th Intern. Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, Santa Fe, 1990, p.697-701.

23. Arzhannikov A.V., Astrelin V.T., Kapitonov V.A., Lyamzin M.P., Sinitsky S.L., Yushkov M. V. Studies of microsecond ribbon REB generation and transport - Pioc. of the 8-th intern, conf. on high-power particle beams, Novosibirsk, 1990, p. 256-263.

li. Arzhannikov A.V., Lyamzin. M.P., Sinitsky S.L., Yushkov M.V. Experiments on Equilibrium and Stability of a Ribbon REB in a Vacuum Channel. - Intern. Conf. on Plasma Physics, New Delhi, Contr. Papers, v.III, p.961-964.

!5. Arzhannikov A.V., Sinitsky S.L. and Yushkov M.V. Propagation of microsecond ribbon REB in a plane undulator with guiling magnetic field.-Twelfth Intern. Free Electron Laser Conf., Paris, France, 1990, Progr. and Abstr., p. 105.

!6. Аржанников А.В., Сикъцкий С.Л., Юшков М.П. Микросекундный ленточный РЭП в плоском ондуляторе и генерация в этой системе

миллиметрового получения.- Препринт ИЯФ 91-85, Новосибирс

1991, 17стр.

27. Arzhannikov A.V., Ginzburg N.S., Nikolaev V.S.,PeshovN.Yu., Serge A.S., Sinitsky S.L. and Zotkin R.P. FEL driven high current ribb< REB and operated with two dimensional feedback.-Fourteen Inter Free Electron Laser Conf., Kobe, Japan, 1992, Technical Pigest, p.21

28. Аржаннпков A.B., Лямзпн М.П., Николаев B.C., Синицкий С.J. Смирнов A.B., Юшков М.П. Генерация на установке У-2 микрос кундного ленточного РЭП с энергосодержанием до 150кДж.- VI Всесоюзный симпозиум по сильноточной электронике, Тезисы д кладов, Часть II, Свердловск, 1990, с.280-282.

29. Arzhannikov A.V., Astrelin V.T.,Bobylev V.B.,LyamzinM.P., Nikola V.S., Sinitsky S.L., Smirnov A. V., Yushkov M. V. and Zotkin R.P. Hi| power ¡7—2 generator of long pulse ribbon REB. - Proc. of the Eigh Intern. Conf. on High-power Particle Beams, Novosibirsk, 1990, p.29 306.

30. Arzhannikov A. V., Lyamzin M.P., Nikolaev V.S.,Siniisky S.L., Smiri A.V., Yushkov M.V. Generation of 150fcJT microsecond REB at ribbi diode.- Proc. XIVth Intern. Symposium on Discharges and Electric Insuation in Vacuum, Santa-Fe, USA, 1990, p.695-696.

31. Arzhannikov A. V.,Nikolaev V.S., Sinitsky S.L., Smirnov A. V., Yushk M. V. and Zotkin R.P. Generation and transport of 140kJ ribbon el< tron beam.-Preprint 92-3, Novosibirsk, 1992. J. Appl. Phys., 72('

1992, p. 1657-1659..

32. Arzhannikov A.V., Bv.rda.kov A. V., Chikunov V. V. et al. Recent resu on the GOL-3 device.- 9-th Intern. Conf. on High Power Partii Beams, Washington DC, US, 1992, Program and abstract, p.22.

33. Arzhannikov A.V.,Nikolaev V.S., Sinitsky S.L., Yushkov M.V. Ribb REB research on 0.7MJ generator U-2.- 9-th Intern. Conf. on Hi Power Particle Beams, Washington DC, US, 1992, Program and abstr j>.i2£