Введение
Глава 1. Обзор источников отрицательных ионов для инжекторов высокоэнергетичных нейтралов 14
1.1 Отрицательные ионы в УТС 14
1.1.1 Управляемый термоядерный синтез 14
1.1.2 Методы нагрева плазмы 16
1.1.3 Инжекторы нейтралов с ускорением отрицательных ионов 18
1.2 Источники отрицательных ионов для инжекторов УТС 20
1.2.1 Дуговые источники ОИ в действующих инжекторах для УТС 22
1.2.2. ВЧ источники ОИ для инжектора нейтралов ИТЭР 24
1.3 Инжектор высокоэнергетичных нейтралов, разрабатываемый в ИЯФ 27
Глава 2. ВЧ источник отрицательных ионов для инжектора высокоэнергетичных нейтралов ИЯФ 31
2.1 Методы получения сильноточных пучков отрицательных ионов 31
2.1.1 Методы получения отрицательных ионов 33
2.1.2 Типы разрядов в поверхностно-плазменных источниках ОИ 38
2.1.3 Требования к источникам ионов для инжекторов УТС 43
2.2 Конструкция источника ИЯФ 45
2.2.1 ВЧ плазменный драйвер 46
2.2.2 Расширительная камера и эмиттер ОИ – плазменный электрод 49
2.2.3 Система подачи цезия на плазменный электрод 50
2.2.4 Ионно-оптическая система 51
2.2.5 Магнитная система источника 52
2.2.6 Система термостабилизации 53
2.3 Новые идеи, заложенные в конструкцию источника 55
Глава 3. Получение пучка отрицательных ионов 57
3.1 Исследование эмиссионных характеристик источника 57
3.1.1 Эмиссионные токи источника 57
3.1.2 Основные зависимости и оптимизация режима работы источника 65
3.1.3 Получение пучка ОИ с необходимыми характеристиками 71
3.2 Изучение влияния цезия на характеристики источника 76
3.2.1 Процедура выделения и подачи цезия 77
3.2.2 Исследование эффекта подачи цезия в источник 79
3.2.3 Исследование механизмов восст ановления цезиевого покрытия 86
3.3 Увеличение высоковольтной прочности ИОС источника 91
3.3.1 Особенности поддержания высоковольтной прочности при работе с цезием 91
3.3.2 Влияние нагрева ИОС на высоковольтную прочность вытягивающего и ускоряющего зазоров 93
3.3.3 Механизм восстановления высоковольтной прочности при нагреве 99
3.4 Исследование влияния потенциала плазмы в ВЧ драйвере на характеристики источника 101
3.4.1 Влияние потенциала плазмы на зависимость тока пучка от напряжения на плазменном электроде 101
3.4.2 Влияние разности потенциалов плазмы и плазменного электрода на характеристики источника 105
Глава 4. Транспортировка интенсивного пучка отрицательных ионов через линию транспортировки 108
4.1 Моделирование транспортировки пучка через ЛТ 110
4.1.1 Угловая расходимость пучка 110
4.1.2 Расталкивание пучка объемным зарядом 110
4.1.3 Компенсация объемного заряда пучка 112
4.1.4 Обдирка пучка ОИ 113
4.2 Эксперименты по транспортировке пучка 114
4.2.1 Влияние энергии пучка на его транспортировку 115
4.2.2 Типичный профиль пучка на расстоянии 3.5 м 116
4.2.3 Сепарация пучка от атомов обдирки в ЛТ 119
4.3 Анализ изменения характеристик пучка при транспортировке 121
Заключение 124
Список сокращений и условных обозначений 126
Список литературы 127
