Перезарядный метод инжекции

Перезарядный метод инжекции – экспериментальный метод в области протонных ускорителей, позволяющий облегчить получение предельных токов ускоренных протонов, особенно поляризованных, и применяемый в настоящее время во многих лабораториях мира. Разработан российским физиком, член-корреспондентом РАН, доктором физико-математических наук, выпускником Томского политехнического института (ТПУ) 1951г. Геннадием Ивановичем Димовым.

Суть метода

После перехода на работу в Сибирское отделение АН СССР (позднее – СО РАН) Г.И. Димов приступил к реализации метода перезарядной инжекции протонов в ускорители и накопители, одним из авторов идеи которого он являлся. Суть метода состоит в воздействии на движение потоков ускоренных частиц путем целенаправленного изменения их зарядовых состояний с помощью различных мишеней. Эти мишени, разумеется, должны быть достаточно «тонкими», чтобы пучок пролетал через них насквозь. В случае инжекции пучка в циклический ускоритель проблема заключается в том, что просто так протон в магнитное поле извне ввести нельзя. Поэтому вначале он вводится в магнитное поле установки в виде отрицательных ионов. Затем на мишени, стоящей прямо на магнитной дорожке, частицы пучка преобразуются в протоны и далее захватываются в режим накопления или ускорения.

Применение

В частности, методы перезарядной инжекции с различной методикой обдирки электронов применяются для многократной инжекции ионов.

Применение метода перезарядной инжекции позволяет получать те же интенсивности в поляризованных пучках, что и в неполяризованных.

Область применения метода перезарядной инжекции очень широка. Помимо кольцевых протонных ускорителей он применяется также для умножения энергии частиц в электростатических ускорителях, вывода частиц из циклических ускорителей, разводки пучков высоких энергий, накопления, поддержания, нагрева и диагностики высокотемпературной плазмы. Метод приносит в эти области науки и техники принципиально новые возможности, связанные с тем, что перезарядка частиц снимает ограничения на их движение, устанавливаемые классическими теоремами Пуанкаре и Лиувилля.

Применение метода перезарядной инжекции позволило радикальным образом раздвинуть рамки устоявшихся представлений о том, что возможно и что невозможно в физике и технике ускорителей. Например, хорошо известно, что интенсивность пучка в циклических ускорителях ограничена сдвигом частоты, вызванным его пространственным зарядом. Однако эксперименты в Институте ядерной физики СО РАН на накопителе с перезарядной инжекцией позволили получить компенсированный электронами протонный пучок высокой интенсивности с плотностью, более чем на два порядка превышающей предел по пространственному заряду.

Г.И. Димов

Димов Геннадий Иванович (р.27.12.1927 г., с. Кудара Байкало-Кударинского (ныне Кабанского) р-на Бурятской АССР.) – ученый в области экспериментальной физики. В 1951г. окончил физико-технический факультет Томского политехнического института (ТПУ). Работал в НИИ ЯФ при ТПИ, с 1960г. – в ИЯФ СО РАН. Исследования посвящены управляемому термоядерному синтезу, физике и технике ускорителей. Заложил основы получения мощных атомарных пучков высокой энергии для поддержания и нагрева плазмы в термоядерных установках. Разработал ряд прецизионных атомарных инжекторов для диагностики высокотемпературной плазмы. Предложил новую схему удержания плазмы в открытых термоядерных системах — амбиполярную ловушку. В области протонных ускорителей разработал перезарядный метод инжекции, получил компенсированный электронами протонный пучок высокой интенсивности.