ПОВЫШЕНИЕ ТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКА ИОНОВ ПЕННИНГА В МАЛОГАБАРИТНОЙ УСКОРИТЕЛЬНОЙ ТРУБКЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ. ЧАСТЬ 1

И. М. Мамедов, С. П. Масленников

Аннотация


Актуальность. Основные требования к малогабаритным ускорительным трубкам – их ресурс и стабильность работы. Магнитное поле источника ионов Пеннинга – один из параметров, оказывающих воздействие на характеристики трубки. Цель работы – исследование режимов работы источника ионов Пеннинга при различных параметрах магнитного поля для повышения ресурса и стабильности малогабаритных ускорительных трубок. Материал и методы. Проведено численное моделирование с использованием валидированного модуля Magnetic Fields программы COMSOL Multiphysics и экспериментальная верификация расчетных результатов на откачном вакуумном стенде с возможностью фото-регистрации ионных токов. Результаты. Магнитная система, в которой индукция магнитного поля имела значения, максимальные вблизи катода и уменьшающиеся при направлении к антикатоду, экспериментально продемонстрировала наиболее выгодные рабочие режимы источника ионов Пеннинга: заданный уровень тока обеспечивался при меньшем давлении газа в ускорительной трубке без ухудшения стабильности разрядного токов. Заключение. По результатам исследований предложены варианты магнитной системы на ускорительной трубке, в которых за пределами разрядной ячейки не зажигается побочный разряд, что способствует повышению ресурса источника ионов Пеннинга. Практическая апробация предложенного варианта магнитной системы будет представлена в следующей публикации «Повышение токовых характеристик источника ионов Пеннинга в малогабаритной ускорительной трубке при изменении магнитного поля. Часть 2».

Ключевые слова


источник ионов Пеннинга, малогабаритная ускорительная трубка, магнитное поле, магнитная система, газовый разряд

Литература


Сыромуков С.В., Добров Р.В., Мельник А.В. и др. Мощный генератор нейтронов НГ-14 с запаянной трубкой для ядерных технологий. — Атомная энергия, 2014, т. 117, № 6, с. 350–352. https://elibrary.ru/tfwnwx

Головин Д.В., Мокроусов М.И., Митрофанов И.Г. и др. Прибор АДРОН-ЛР для активного нейтронного зондирования состава лунного вещества. — Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы, 2021, т. 55, № 6, с. 542–549. https://elibrary.ru/rmzocp https://doi.org/10.31857/S0320930X21060049

Рачков Р.С., Пресняков А.Ю., Юрков Д.И. Исследование влияния магнитного поля скважины на нейтронную трубку геофизической аппаратуры. — Атомная энергия, 2019, т. 126, № 6, с. 334–337. https://elibrary.ru/cexhbg

Сыромуков С.В., Степнов В.В., Добров Р.В. и др. Генератор нейтронов НГ-24 для ядерной медицины и термоядерных исследований. — Атомная энергия, 2015, т. 119, № 1, с. 58–60. https://elibrary.ru/uekitn

Aleksakhin V.Y., Bystritsky V.M., Zamyatin N.I. et al. Detection of diamonds in kimberlite by the tagged neutron method. — NIM-A, 2015, v. 78, p. 9–13. https://elibrary.ru/ufplkn https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.02.049

Алексахин В.Ю., Быстрицкий В.М., Замятин Н.И. и др. Применение метода меченых нейтронов для обнаружения опасных веществ под водой. — Письма в ЭЧАЯ, 2013, т. 10, № 7, с.1384–1395. https://elibrary.ru/gwzisn

Mamedov I.M., Kanshin I.A., Mamedov N.V. Validating a computational model of target sputtering in a miniature linear accelerator. — Bull. Russ. Acad. Sci. Phys., 2024, v. 88, No. 4, p. 469–477. https://elibrary.ru/byadiw https://doi.org/10.1134/S1062873823706086

Rovey J.L. Design parameter investigation of a cold-cathode Penning ion source for general laboratory applications. — Plasma Sources Sci. Technol., 2008, v. 17, p. 035009. https://doi.org/10.1088/0963-0252/17/3/035009

Liu W., Li M., Gao K., Gu D. Discharge characteristics of a penning ion source for compact neutron generator. — NIM-A, 2014, v. 768, p. 120–123. https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.09.052

Fathi A., Feghhi S.A.H., Sadati S.M., Ebrahimibasabi E. Magnetic field design for a Penning ion source for a 200 keV electrostatic accelerator. — NIM-A, 2017, v.850. p. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.01.028

Noori H., Khodabakhshi E., Jogi I. The effects of uniform versus non-uniform magnetic field on characteristics of a Penning ion source. — NIM-A, 2020, v. 962, p. 163667. https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.163667

Mamedov N.V., Gubarev A.V., Zverev V.I. et al. Magnetic field design for miniature pulse penning ion source. — Plasma Sources Sci. Technol., 2020, v. 29, No. 2, p. 025001. https://doi.org/10.1088/1361-6595/ab6758

Mamedov N.V., Maslennikov S.P., Solodovnikov A.A. et al. Effect of the magnetic field on the characteristics of a pulsed Penning ion source. — Plasma Physics Reports, 2020, v. 46, No. 2, р. 217–229. https://doi.org/10.1134/S1063780X20020063

Мамедов И. М., Масленников С.П. Повышение ресурса источника ионов Пеннинга миниатюрного линейного ускорителя. – Атомная энергия, 2025, т. 138, № 4, с. 207–211. https://elibrary.ru/uikafq https://doi.org/10.1007/s10512-025-01253-5

Смирницкая Г.В., Рейхрудель Э.М. Электрический разряд с холодным катодом при низких давлениях в магнитном поле. — Журнал технической физики, 1959, т. 29, № 2, с. 153–162.

Каньшин И.А., Солодовников А.А. Измерение эмиттанса пучка заряженных частиц в малогабаритных линейных ускорителях. — Приборы и техника эксперимента, 2020, № 3, с. 30–39. https://elibrary.ru/oeszkg https://doi.org/10.31857/S0032816220030118

Масленников С.П., Мамедов И.М. Исследование режимов работы ионных источников Пеннинга в магнитных полях с неоднородным распределением. — Атомная энергия, 2022, т. 133, вып. 1, с. 50–53. https://elibrary.ru/wdbfum


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.