Теоретично та експериментально досліджено поведінку електрона в магнітоперіодичній системі, що фокусується, (МПФС) з поздовжньою компонентою, що змінюється. Одержано аналітичні вирази для опису руху електрона в таких системах. Показано, що шляхом вибору початкових швидкостей електронів можна ефективно впливати на фокусування та проходження пучка на колектор

Теоретически и экспериментально исследовано поведение электрона в магнитопериодической фокусирующей системе (МПФС) с изменяющейся продольной компонентой. Получены аналитические выражения для описания движения электрона в таких системах. Показано, что выбором начальных скоростей электронов можно эффективно влиять на фокусировку и прохождение пучка на коллектор

The theoretical and experimental researches of electron behavior in MPFS with varying longitudinal component are given in this paper. We obtain the analytical expressions for description of electron motion in such systems. It is shown that we can effectively influence on beam focusing and beam passing to the collector by choosing the initial electron velocities

Уперше досліджено самоузгоджену математичну модель, за допомогою якої здійснено числові розрахунки явищ, що відбуваються у сильнострумових плазмових лінзах та лінзі з позитивним просторовим зарядом. Виявлено утворення в об'ємі сильнострумової плазмової лінзи шарової електронної структури, визначеної кінцевими розмірами циліндричних електродів-фіксаторів лінзи. Розвинуто уявлення стосовно фізичних механізмів формування фокусуючих електричних полів у таких системах. Показано, що в об'ємі сильнострумової плазмової лінзи виникає шарувата електронна структура, поява якої зумовлена різкими змінами потенціалу у проміжках між циліндричними електродами-фіксаторами лінзи. Виявлено ефект зміни розподілу електричного потенціалу та електронної структури у разі зростання струму пучка. Теоретично досліджено лінзу з позитивним просторовим зарядом та лінзу нової удосконаленої конструкції з додатковим джерелом емісії електронів для фокусування пучків негативних іонів. Вивчено поведінку різних компонент плазми, їх динаміку та структуру просторового заряду у системах такого класу. Показано вплив цих компонент на якість фокусування та властивості сфокусованих іонних пучків. Установлено, що у таких лінзах необхідний позитивний просторовий заряд створюється за рахунок інерції позитивних іонів та екстракції електронів повздовжнім електричним полем.

Розроблено метод матричного опису нелінійної динаміки пучка заряджених частинок у комбінованих системах, які складаються з електростатичної прискорювальної структури з аксіальною симетрією поля та магнітних квадрупольних лінз або надпровідної аксіальної магнітної лінзи. Розроблено методику та проведено розрахунок і оптимізацію іонно-оптичних властивостей імерсійної зондоформувальної системи. Визначено оптимальне розміщення елементів даної системи на базі електростатичного прискорювача та мультиплету магнітних квадрупольних лінз або надпровідного соленоїда, що дозволяє за заданих розмірів зонда на мішені одержати максимальний струм пучка. Знайдено оптимізовану форму полюсних наконечників прецизійної магнітної квадрупольної лінзи, яка забезпечує мінімальні перекручування квадрупольної симетрії за максимального поперечного градієнта поля. Експериментальним шляхом досліджено поле квадрупольної лінзи з наконечниками такої форми та розраховано його паразитні компоненти.

Визначено фізичні та геометричні параметри оптимізованої зондоформувальної системи з урахуванням яскравості пучка та величини енергетичного розкриду іонів у пучку, який забезпечує електростатичний прискорювач. Розроблено прецизійний дублет магнітних квадрупольних лінз нового типу.

Рассмотрен квадруплет магнитных квадрупольных линз, в котором каждая линза запитывается от индивидуального источника питания. В этом случае питание последних двух линз (по ходу пучка) выбирается из условия обеспечения стигматической фокусировки, а величины питания двух первых линз являются свободными параметрами. Эти параметры формируют двухпараметрическое множество, на котором определяется функционал, характеризующий аксептанс зондоформирующей системы. Показано, что применение четырех индивидуальных источников питания линз в квадруплете позволяет увеличить аксептанс более чем в два раза.

Індекс рубрикатора НБУВ: В338.234

Рубрики:

Магнітні фокусуючі системи

Шифр НБУВ: Ж28079/рад.фіз.Ел. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наукова новизна одержаних результатів це є розроблений формалізм нелінійної динаміки пучка в розподілених системах магнітних квадрупольних лінз, у якому враховано порушення структури фокусуючих полів, спричинені похибками юстування лінз. Уперше досліджено розподіл щільності струму пучка на поверхні мішені залежно від величини порушень фокусуючого поля в розподілених зондоформувальних системах на базі триплету й квадруплету магнітних квадрупольних лінз. Розроблено новий експериментальний метод прецизійного центрування й визначення структури поля магнітних квадрупольних лінз. Уперше експериментально встановлено кількісну залежність просторового положення фізичної осі й мультипольної структури поля від параметрів живлення магнітних квадрупольних лінз.

Запропоновано нові квадрупольні зондоформувальні системи з вільними параметрами, які відрізняються застосуванням додаткових джерел живлення лінз і квадруполів з конусною апертурою. Розвинено теорію нелінійної динаміки пучків іонів у зондоформувальних системах квадрупольних лінз з конусною апертурою. Вперше теоретично досліджено залежність густини іонного струму в зонді від вільних параметрів у вигляді додаткових джерел живлення і кутів конусності лінз у системах з декількох квадрупольних лінз, показано існування максимуму густини струму, яка в кілька разів перевищує аналогічну величину в конвенціальних системах. Вперше експериментально показано трикратне збільшення густини струму в зонді під час формування пучка протонів у системі з чотирьох магнітних квадруполів з індивідуальними джерелами живлення лінз.