Прискорення іонів полем просторового заряду сильнострумового релятивістського електронного пучка з інжекцією плазми та модуляцією просторового-періодичним магнітним полем

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР

ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

ПРИСКОРЕННЯ ІОНІВ ПОЛЕМ ПРОСТОРОВОГО ЗАРЯДУ СИЛЬНОСТРУМОВОГО РЕЛЯТИВІСТСЬКОГО ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА З ІНЖЕКЦІЄЮ ПЛАЗМИ ТА МОДУЛЯЦІЄЮ ПРОСТОРОВО-ПЕРІОДИЧНИМ МАГНІТНИМ ПОЛЕМ

01.04.20 - фізика пучків заряджених частинок

Медведєв Дмитро Вікторович

Харків - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті плазмової електроніки та нових методів прискорення Національного наукового центру “Харківський фізико-технічний інститут”, Національна академія наук України.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Оніщенко Іван Миколайович, ННЦ „Харківський фізико-технічний інститут”, зам. директора Інституту плазмової електроніки та нових методів прискорення, м. Харків.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Гончаров Олексій Антонович, Інститут фізики НАН України, ведучий науковий співробітник, м. Київ.

доктор фізико-математичних наук, професор Бізюков Олександр Анатолійович, Харківський національний університет ім. В.Н.Каразіна, Міністерство освіти і науки України, професор кафедри фізики плазми, м. Харків;

Захист відбудеться “20” січня 2009 р. о 14⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.845.01 у Національному науковому центрі “Харківський фізико-технічний інститут” за адресою: 61108, м. Харків, вул. Академічна, 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру “Харківський фізико-технічний інститут” за адресою: 61108, м. Харків, вул. Академічна, 1.

Автореферат розісланий “ 16 ” грудня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Айзацький М.І.

АНОТАЦІЯ

Медведєв Д.В. “Прискорення іонів полем просторового заряду сильнострумового релятивістського електронного пучка з інжекцією плазми та модуляцією просторового-періодичним магнітним полем ”.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01.04.20 - фізика пучків заряджених частинок. - Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут», Харків, 2008.

Споруджено експериментальний стенд колективного прискорювача іонів, що складається з сильнострумового імпульсного електронного прискорювача, що базується на магніто-ізольованому діоді й генерує трубчастий сильнострумовий релятивістський електронний пучок (СРЕП), з системи плазмових гармат для зовнішньої інжекції плазми в область віртуального катоду та з просторово-періодичного магнітного поля, призначеного для просторової модуляції СРЕП. Отримане прискорення іонів плазми електричним полем віртуального катоду, потік яких слугує інжектором в основну секцію, де прискорення здійснюється хвилею просторового заряду, що виникає при модуляції СРЕП у часі і в просторі. Часова модуляція СРЕП (частота 46 МГц і глибина 10 %) здійснюється віртуальним катодом, електричне поле якого осцилює в часі при періодичній компенсації об'ємного заряду іонами інжектованої плазми. Модуляція СРЕП у просторі (період 6 см і глибина 12 %) відбувається при його транспортуванні в зовнішньому просторово-періодичному магнітному полі. Параметри іонного пучка, прискореного полем віртуального катоду: енергія 490 кеВ, струм 200 А, щільність потоку іонів (5,1-7,2)Ч10⁷ cм^-2, тривалість імпульсу 50 нс, іони займають всю область трубчастого СРЕП. Параметри пучка іонів, доприскорених в основній секції полем хвилі просторового заряду СРЕП: енергія 1500 кеВ, струм 30 А, тривалість імпульсу 40 нсек. При цьому збільшення числа періодів просторової модуляції з 6 до 9, приводить до зростання енергії іонів з 680 кеВ до 1500 кеВ, тобто енергія зростає пропорційно довжині прискорення.

Ключові слова: колективний метод прискорення іонів, сильнострумовий релятивістський електронний пучок, магніто-ізольований діод, віртуальний катод, хвиля просторового заряду, іонний пучок, ядерно-фізична діагностика.

ABSTRACT

Medvedev D.V. ” Acceleration of ions by the field of the space charge of heavy current relativistic electron beam with injection of plasma and modulation by the spatially-periodic magnetic field ”. - Manuscript.

Thesis for a Candidate's degree in Physics and Mathematics by specialty 01.04.20 - Physics of charged particle beams. - National Science Center “Kharkov Institute of Physics & Technology”, Kharkov, 2008.

Experimental stand of the collective ion accelerator consisting of the intense pulsed electron accelerator based on magnetically-isolated diode that generates tubular intense relativistic electronic beam (IREB), of the system of plasma guns for external injection of plasma in area of the virtual cathode, and of the spatially-periodic magnetic field destined for spatial modulation of IREB is created. Acceleration of plasma ions by an electric field of the virtual cathode is obtained which stream serves as an injector to the main section where acceleration is provided by the space charge wave arising at IREB modulation in time and in space. Temporary modulation of IREB (frequency 46 MHz and depth 10 %) is performed by the virtual cathode, which electric field oscillates in time at periodic compensation of space charge by ions of injected plasma. Spatial modulation of IREB (period 6см and depth 12 %) occurs at its transportation in an external spatially-periodic magnetic field. Parameters of the ion beam, accelerated in the field of the virtual cathode: energy 490 keV, current 200 A, ion stream density (5,1-7,2)Ч10⁷ cm^-2, pulse duration 50 ns, ions occupy all inner area of tubular IREB. Parameters of the stream of ions, accelerated in the main section by the field of spatial charge wave of IREB: energy 1500 keV, current 30 A, pulse duration 40 нs. At that the increase in number of the periods of spatial modulation from 6 to 9, leads to growth of ions energy from 680 keV to 1500 keV, i.e. energy gain is proportional to acceleration length.

Keywords: collective method of ions acceleration, intense relativistic electron beam, magnetically-isolated diode, virtual cathode, space charge wave, ion beam, nuclear-physical diagnostics.

АННОТАЦИЯ

Медведев Д.В. “ Ускорение ионов полем пространственного заряда сильноточного релятивистского электронного пучка с инжекцией плазмы и модуляцией пространственно-периодическим магнитным полем ”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.20 - физика пучков заряженных частиц. - Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”, Харьков, 2008.

Создан экспериментальный стенд коллективного ускорителя ионов, состоящий из сильноточного импульсного электронного ускорителя, базирующегося на магнито-изолированном диоде, запитываемом от ГИНа с энергией 0,9 кДж, и генерирующего трубчатый сильноточный релятивистский электронный пучок (СРЭП) с параметрами - энергия 210 кэВ, ток 4,4 кА, длительность импульса 0,8 мкс, диаметр 32 мм, толщина 1,5 мм -, из системы плазменных пушек для внешней инжекции плазмы в область виртуального катода и из пространственно-периодического магнитного поля с индукцией 1,33 Тл, длиной периода 6 см и глубиной модуляции 30 %, предназначенного для пространственной модуляции СРЭП. Коллективный ускоритель ионов состоит из двух секций: в первой секции предварительного ускорения - ионы инжектированной извне плазмы ускоряются полем виртуального катода, образуемого на электродинамическом скачке камеры дрейфа, а во второй основной секции - ионы ускоряются полем волны пространственного заряда, возникающей в СРЭП при его временной и пространственной модуляции.

Получено предварительное ускорение ионов плазмы электрическим полем виртуального катода, поток которых служит инжектором ионов требуемого сорта в основную секцию. Для формирования и локализации места образования ВК в камере дрейфа сделан скачок диаметра камеры дрейфа с 41 мм до 50 мм, так что в расширенной части камеры ток транспортируемого СРЭП превышает предельный вакуумный ток. Плазма инжектировалась в область ВК из четырех плазменных пушек. Параметры ионного пучка, ускоренного полем виртуального катода: энергия 490 кэВ, ток 200 А, плотность ионов 6,3Ч10⁶cм^-3 , плотность потока ионов (5,1-7,2)Ч10⁷ cм^-2, длительность импульса 50 нс, ионы занимают всю область трубчатого СРЭП.

Временная модуляция СРЭП (частота 46 МГц и глубина 10 %) осуществляется виртуальным катодом, электрическое поле которого осциллирует во времени при периодической компенсации объемного заряда ионами инжектированной плазмы. Модуляция СРЭП в пространстве (период 6 см и глубина 12 %) происходит при его транспортировке во внешнем пространственно-периодическом магнитном поле. Параметры потока ионов, доускоренных в основной секции полем волны пространственного заряда СРЭП: энергия 1500 кэВ, ток 30 А, длительность импульса 40 нс. При этом увеличение числа периодов пространственной модуляции с 6 до 9, приводит к росту энергии ионов с 680 кэВ до 1500 кэВ, т.е. набор энергии пропорционален длине ускорения.

Разработан, испытан и применен ядерно-физический метод, основанный на ядерной реакции ¹¹B(p,)⁸Be с участием резонанса на 162,8 кэВ, который позволяет определить энергетический спектр и интенсивность ускоренных протонов. Измерены плотность треков - частиц (3Ч10⁴ треков/см²) и их диаметр (6,5 мкм). Интенсивность пучка протонов (30 А при длительности импульса протонов 40 нс) определялась по сечению реакции и плотности треков для используемой в эксперименте геометрии регистрирующего узла. Одинаковый диаметр треков свидетельствует о моноэнергетичности ускоренных протонов.

Ключевые слова: коллективный метод ускорения ионов, сильноточный релятивистский электронный пучок, магнито-изолированный диод, виртуальный катод, волна пространственного заряда, ионный пучок, ядерно-физическая диагностика.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Фізика високих енергій і ядерна фізика, для яких прискорювачі являються головним дослідницьким інструментом, матеріалознавство, медицина, біологія, новітні технології, в яких використовуються прискорювачі, для подальшого розвитку потребують пошуку нових фізичних принципів прискорення заряджених частинок з метою зменшення габаритів і вартості прискорювальної техніки. Суттєве зменшення розмірів прискорювачів на великі енергії може бути здійснено при використанні істотно більш високої напруженості полів, що прискорюють. У цьому контексті протягом останнього часу були запропоновані різні нові концепції прискорювачів заряджених частинок, що використовують надвисокі поля в лазерах і в плазмі. Успіхи в розробці лазерів великої пікової потужності та інтенсивних пучків заряджених частинок сприяли проведенню в усьому світі протягом минулого десятиліття багатьох експериментів-доказів принципів нових концепцій лазерних і плазмових прискорювачів. Значні успіхи досягнуті в отриманні електричних полів, що прискорюють, порядку 100 ГеВ/м і енергії понад 10 ГеВ, здобутої електронами на довжині всього 80 см.

Серед нових концепцій прискорення іонів, запропонованих за останній час, чільне місце займають колективні методи прискорення. Характерна особливість даних методів полягає в тому, що в них основну роль відіграє взаємодія частинок, що прискорюються, з самоузгодженими колективними полями просторового заряду або струмами, обумовленими сукупністю електронів плазми, релятивістських пучків, кілець, згустків та інших утворень. Перевага колективних процесів в прискорюючих системах, заснованих на подібних методах, суттєво підвищує максимальні напруженості прискорюючих полів (до ~ 10⁶ В см^-1) и граничні струми частинок, що прискорюються (до ~ 1 МА), що дозволяє генерувати сильнострумові іонні пучки потужністю до ~ 1 ТВт. Перспективність використання таких пучків очевидна, область примінення дуже широка -- керований термоядерний синтез (Winterberg F Phys. Rev. 174, 212, 1968), створення потужних імпульсних нейтронних джерел (Ramirez J J, Toepfer A J, Clauser M J Nucl. Instrum. Methods 15,179, 1977), накачка потужних лазерів (Артеєв М.С. Квант. електрон. 15, 2502, 1988) та інше. В цей час найбільш цікавими представляються колективні методи, що базуються на використанні явища „віртуальний катод” (ВК). По-перше, ці методи поки знаходяться в стадії пошукових рішень, у відмінність, наприклад, від повністю проробленого методу прискорення іонів за допомогою кілець релятивістських електронів (Саранцев В.П., Перельштейн Э.А., М.: Атомиздат, 1979), і тому регулярно поповнюються новими теоретичними та експериментальними дослідженнями. По-друге, ці методи лідирують по отриманим граничним іонним струмам (до 1 МА у відбиваючих діодах) і енергіях прискореного пучка (до 45 МеВ нуклон в діодах Люса), що викликає до них підвищений інтерес. Для отримання високих енергій іонних пучків привабливими являються резонансні методи прискорення на великій довжині колективним полем хвилі просторового заряду. Серед цих методів слід відзначити значний прогрес в розробці колективного прискорювача, в якому використовується повільна хвиля, що виникає в сильнострумовому релятивістському електронному пучку при його часовій і просторовій модуляції (Беликов В.В., Лымарь А.Г., Хижняк Н.А. Письма в ЖТФ. 1,615, 1975. Балакирев В.А., Горбань А.М., Магда И.И. и др. Физика плазмы. 23, 350, 1997.

В дисертації експериментально досліджується перспективний метод прискорення іонів в квазістаціонарному полі просторового заряду віртуального катоду (ВК), створеного сильнострумовим релятивістським електронним пучком (СРЕП) в дрейфовому просторі, та в полі повільної хвилі просторового заряду, що виникає в СРЕП при його модуляції в часі та в просторі. Актуальність такої теми дисертації обумовлена необхідністю розробки та створення нових типів прискорювачів заряджених частинок з високим темпом прискорення та значним струмом, за допомогою яких стали б можливими вирішення як фундаментальних проблем фізики високих енергій - існування суперсиметрії, демонстрація синтезу ядерної матерії в кварк-глюонній плазмі в лабораторних умовах та інше, так і багатьох прикладних задач в області матеріалознавства, медицини й біології, а також реалізація інерціального термоядерного синтезу на пучках важких іонів та електроядерного способу виробництва енергії.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові результати, які стали основою дисертаційної роботи, здобуті при виконанні планових бюджетних тем ННЦ ХФТІ: “Програма проведення фундаментальних досліджень з атомної науки і техніки ННЦ ХФТІ до 2005 року”, затвердженої розпорядженням Кабінету Міністрів України від 13.09.2001 № 421-р. Дослідження колективного методу прискорення іонів полями просторового заряду частково було підтримане проектом УНТЦ № 1569 “Розробка колективного прискорювача іонів, базованого на плазмовому віркаторі та періодичному магнітному полі” (01.12.2001-20.12.2003).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є експериментальне дослідження процесів прискорення іонів колективними полями просторового заряду, що виникають при формуванні ВК в камері дрейфу при транспортуванні в ній релятивістського електронного пучка, струм якого перевищує граничний вакуумний, та в СРЕП, промодульовоному в часі і в просторі.

Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно було вирішити такі задачі:

- створити експериментальну установку, до складу якої входить сильнострумовий імпульсний прискорювач електронів, що базується на магніто-ізольованому діоді й генераторі імпульсної напруги, виготовленому за схемою Маркса, та камера дрейфу зі стрибком діаметру для формування ВК, яка розміщена в зовнішньому квазістаціонарному магнітному полі, промодульованому в просторі металевими кільцями з алюмінію та сталі для наступної просторової модуляції СРЕП;

- забезпечити дослідження необхідною діагностикою, як відомою - пояси Роговського, циліндри Фарадея, дільники напруги і ємнісні датчики для вимірювання величин струмів і напруг та параметрів СРЕП, магнітні і часово-пролітні аналізатори та трекові детектори для визначення параметрів іонних потоків, так новою ядерно-фізичною - для вимірювання енергії та щільності прискорених протонів в діапазоні, для якого на даний час не існує розробленого ядерно-фізичного методу;

- сформувати в заданому перетині камери дрейфу ВК введенням різкого збільшення діаметра камери, так щоб в камері більшого діаметру струм релятивістського електронного пучка був вищим за граничний вакуумний;

- розробити систему зовнішньої інжекції плазми в область ВК, яка складається з симетрично розміщених по периферії 4 плазмових гармат, що інжектують плазму радіально на вісь камери;

- визначити параметри іонів інжектованої плазми, прискорених полем ВК, що виконають роль інжектора в наступній другій секції з СРЕП, промодульованим в часі і в просторі;

- реалізувати модуляцію СРЕП в часі за рахунок періодичної релаксації потенціалу віртуального катоду при інжекції в його область плазми;

- промодулювати в просторі СРЕП при його транспортуванні в зовнішньому просторово-періодичному магнітному полі;

- дослідити процес прискорення іонів хвилею просторового заряду, яка виникає в СРЕП, промодульованому в часі і в просторі;

- суттєвою зміною довжини другої секції довести, що енергія іонів збільшується пропорційно довжині, а отже процес прискорення носить резонансний характер, як і в класичних резонансних прискорювачах, що дозволяє реалізувати прискорення іонів до великих енергій.

Об'єктом дослідження обрано процес прискорення іонів хвилями просторового заряду закритичного СРЕП, промодульованого як у часі- полем ВК, так і в просторі- просторово - періодичним магнітним полем.

Предметом дослідження є формування віртуального катоду закритичним СРЕП та його динаміка при інжекції плази, виникнення модуляція СРЕП у часі та в просторі при його взаємодії з електричним полем ВК і зовнішнім просторово-періодичним магнітним полем, прискорення іонів плазми електричним полем ВК та збудженою в модульованому СРЕП хвилею просторового заряду.

Методами дослідження в роботі були вимірювання параметрів СРЕП, ВК і плазми з використанням поясів Роговського, циліндра Фарадея, твердотільних мішеней, рентгенівського датчика, зондів Ленгмюра та ін.), методи вимірювання енергії, струму і поперечної геометрії іонного пучка за допомогою магнітного і часово-пролітного аналізаторів, трекових детекторів. Для реєстрації іонного пучка і визначення його параметрів була розроблена та використана ядерно-фізична методика, що базується на ядерній реакції ¹¹B(p,)⁸Be.

Наукова новизна одержаних результатів. При виконанні даної дисертаційної роботи вперше були отримані наступні результати:

формування іонного інжектора в колективному прискорювачі іонів реалізовано з використанням плазми, що інжектувалася радіально ззовні з 4-х плазмових гармат в область ВК.

локалізація місця утворення ВК закритичного СРЕП досягнута введенням електродинамічного стрибка камери дрейфу СРЕП.

модуляція СРЕП у часі реалізована електричним полем ВК, низькочастотна модуляція якого обумовлена періодичною компенсацією просторового заряду ВК іонами інжектованої плазми.

експериментально досліджена динаміка поперечних розмірів СРЕП при його транспортуванні в просторово-періодичному магнітному полі та показано, що вона забезпечує просторову модуляцію СРЕП.

розроблена й використана ядерно-фізична методика, заснована на ядерній реакції ¹¹B(p,)⁸Be, для визначення енергії і струму прискорених протонів.

варіацією довжини колективного прискорювача іонів продемонстрований резонансний характер прискорення іонів повільною хвилею просторового заряду СРЕП - подвоєння довжини прискорювача призводить до відповідного подвоєння енергії іонів.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

Результати проведених в дисертації експериментальних досліджень нового методу прискорення іонів колективними полями просторового заряду СРЕП, дозволили створити в ННЦ ХФТІ малогабаритний прискорювач іонів, який може використовуватися в матеріалознавстві для модифікації поверхонь та моделювання процесів на першій стінці термоядерних реакторів.

Розробка потужних іонних прискорювачів, які базуються на встановлених фізичних принципах, на значно більші енергії дозволяють використовувати їх в проблемі інерціального термоядерного синтезу для стискання і нагріву мішені та в електроядерному методі отриманні енергії як драйвера для підкритичного реактора.

Розроблений в дисертації ядерно-фізичний метод, базований на реєстрації трековим детектором - частинок, що отримуються в ядерній реакції ¹¹B(p,)⁸Be, має практичне значення для діагностики пучка протонів, енергія яких в десятки-сотні кеВ не може бути зафіксована безпосередньо існуючими трековими детекторами.

Достовірність і обгрунтованність отриманих результатів забезпечується використанням кількох добре відомих і перевірених методів:

параметри СРЕП: струм СРЕП вимірювався за допомогою поясів Роговського та циліндра Фарадея; енергія електронів у пучку визначалась за величиною імпульсної напруги на катоді прискорювача, що вимірялась безіндуктивним омічним дільником і контролювалась по спектру гальмівного рентгенівського випромінювання з мішені; функція розподілу СРЕП по енергіях визначалась по ослабленню струму СРЕП після проходження змінного набору гальмуючих пластин; тривалість імпульсу СРЕП вимірювалась рентгенівським датчиком; поперечні розміри СРЕП визначались по відбитках (портретах) СРЕП на металевих екранах.

параметри плазми: щільність і температура плазми визначались за допомогою зонда Ленгмюра.

параметри іонного пучка: енергія прискорених іонів інжектованої плазми (протонів, іонів вуглецю й азоту) вимірялася магнітним аналізатором, часово-пролітним аналізатором, трековим детектором (за розмірами треків), ядерно-фізичною методикою (по аналізу продуктів ядерної реакції ¹¹B(p,)⁸Be); струм іонного пучка вимірювався циліндром Фарадея після відділення електронів магнітним полем визначався за щільністю трекових слідів на майларовій плівці (для іонів вуглецю й азоту), та ядерно-фізичною методикою на базі реакції ¹¹B(p,)⁸Be (для протонів); поперечна геометрія іонного пучка визначалась по трекових слідах на целюлозній плівці.

Достовірність і обґрунтованість отриманих результатів також підтверджується відповідністю вимірів в декількох з наведених методів, узгодженням експериментальних результатів з проведеними розрахунками та позитивними результатами апробації на наукових конференціях і семінарах.

Особистий внесок здобувача. В основу поданої дисертаційної роботи покладені результати експериментальних досліджень по колективному прискоренню іонів полем просторового заряду закритичного СРЕП, що транспортується у просторово-періодичному магнітному полі. На всіх етапах цих досліджень дисертант приймав безпосередню участь.

У роботі [1] автор брав участь у виготовленні й калібровці поясів Роговського та вивченні за їх допомогою формування ВК на електродинамічному стрибку камери дрейфу.

У роботі [2,9] дисертант експериментально досліджував низькочастотну модуляцію СРЕП за умови інжекції зовнішньої плазми в область віртуального катоду. Приймав участь у вимірюванні енергії іонів за допомогою магнітного аналізатора.

У роботі [3] дисертант з метою визначення функції розподілу електронів СРЕП по енергіях провів виміри ослаблення струму СРЕП, що пройшов через металеві фольги різної товщини

У роботі [4,8] автор дисертації безпосередньо брав участь у проведені вимірювання струму та енергії іонів, прискорених хвилею просторового заряду СРЕП, модульованому в часі й просторі.

У роботі [5] дисертант приймав участь у створенні просторово-періодичного магнітного поля з використанням соленоїда, в середині якого періодично розміщаються кільця з алюмінію та заліза, що мають різні електричні й магнітні властивості. Він провів порівняння експериментально отриманої топографії магнітного поля з теоретично розрахованими.

У роботах [6,7,10] дисертант запропонував ядерно-фізичний метод вимірювання параметрів протонного пучка, який базується на детектуванні часток в ядерній реакції ¹¹В(р,)⁸Ве, і застосував її в експериментах по колективному прискоренню іонів. Він розробив методику інтенсифікації травлення треків - часток з використанням УФ - випромінювання та добавки метанолу й гипохлорита, що дозволило збільшити відношення “сигнал/фон”, скоротити час травлення плівок і поліпшити енергетичне розділення - часток, що реєструються.

Апробація роботи. Результати, покладені в основу дисертації, доповідались на:

XVIII Межд. семинаре по ускорителям заряженных частиц, (1-6 сентября 2003, Алушта, Крым),

15th International Conference on High-Power Particle Beams -BEAMS'2004, (St. Petersburg, Russia, July 18-23, 2004),

31^th IEEE International Conference on Plasma Science ICOPS, (June 28-July 1, 2004, Baltimore, Maryland, USA),

Международная школа молодых ученых по ядерной физике и энергетике (12-18 июня 2005, Алушта, Украина),

XIX Межд. семинаре по ускорителям заряженных частиц (Алушта, Крым, 12-18 сентября 2005),

IV конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям (27 февраля-3 марта 2006, Харьков),

V конференция по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям (26 февраля- 2 марта 2007, Харьков),

LVII International conference on nuclear physics “NUCLEUS-2007” Fundamental problems of nuclear physics, atomic power engineering and nuclear technologies (June 25-29, 2007, Voronezh, Russia)

та опубліковані в матеріалах цих конференцій.

Публікації. Основні матеріали дисертації опубліковані у фахових виданнях - [1-10], які задовольняють вимогам ВАК до публікацій, та у трудах конференцій [11-18].

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, п'ятьох розділів, висновків та списку використаних літературних джерел. В дисертації пронумеровано 181 сторінка, з них основний текст становить 163 сторінки. Дисертація містить 62 малюнка, 5 таблиць. Бібліографія включає 169 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації і необхідність проведення досліджень, визначені мета і задачі роботи. Сформульовані основні наукові результати, показана їх наукова новизна й практичне значення. Вказаний особистий внесок автора, висвітлені апробація роботи, її зміст і структура.

У першому розділі дисертації зроблено огляд літературних даних по колективних методах прискорення з використанням полів просторового заряду в плазмі і СРЕП, що забезпечують високий темп прискорення і таким чином суттєво зменшують габарити і вартість прискорювачів майбутнього. Необхідність в таких прискорювачах викликана новими проблемами, що виникли в багатьох областях науки і технології, як у фізиці високих енергій, так і в матеріалознавстві, біології, медицині тощо. У першому підрозділі розглядаються існуючі методи прискорення заряджених частинок хвилями щільності просторового заряду, що базуються на високому градієнті електричних полів при розділенні зарядів в щільній плазмі або в інтенсивних пучках заряджених частинок. Приведені результати експериментів, в яких іони прискорюються в СРЕП на різноманітних механізмах - в потенціальній ямі ВК, на фронті іонізації, в діоді з плазмовим анодом, кільцем релятивістських електронів і таке інше У другому підрозділі зроблено огляд колективних методів прискорення іонів полями просторового заряду. Більш детально аналізується метод прискорення іонів, в основі якого лежить збудження хвиль просторового заряду в СРЕП при його модуляції в часі і в просторі. Розглянуто методи часової і просторової модуляції СРЕП. Третій підрозділ присвячений огляду діагностики для вимірювання параметрів потужних іонних пучків.

У другому розділі представлений опис експериментального стенда колективного прискорювача іонів, створеного для експериментальної реалізації розглянутої в дисертації концепції нового методу прискорення іонів, суть якого полягає в прискоренні іонів у полі віртуального катоду при зовнішній інжекції плазми та хвилями щільності зарядів у СРЕП, підданому низькочастотній часовій модуляції полем осцилюючого ВК і просторовій модуляції при транспортуванні СРЕП у зовнішньому просторово-періодичному магнітному полі. Схема стенду представлена на мал.1.



Мал. 1 Схема експериментального стенду колективного прискорювача іонів ГИН-генератор Маркса; СЗиКУ-система запуску й контролю прискорювача; ФЗМП-формувач зовнішнього магнітного поля; ВК-віртуальний катод; ПП-плазмові гармати; 1-магніто-ізольований діод; 2-соленоїд; 3-високовольтний дільник на резисторах; 4-ємнісні датчики; 5-пояса Роговського; 6-зворотний струмопровід; 7-залізні та алюмінієві кільця, що чергуються; 8-часово-пролітна діагностика; 9-магнітний аналізатор.

Колективний прискорювач іонів складається з наступних основних вузлів: імпульсний сильнострумовий електронний прискорювач «Агат», що базується на магніто-ізольованому діоді (1), який живиться від генератора імпульсних напруг (ГІН) з енергією 0,9 kДж і розташований у магнітному полі з індукцією 1,33 Тл.; система формування зовнішнього магнітного поля (ФЗМП) з соленоїдом (2); система запуску ГІНа та ФЗМП із пристроями синхронізації; система контролю й керування прискорювачем (СЗиКУ); блок плазмових гармат (ПП). Електронний прискорювач генерує трубчастий (діаметр 32 мм, товщина 1,5 мм) СРЕП з енергією до 300 keВ, струмом до 4,4 kА і тривалістю 0,8 мкс. Колективний прискорювач іонів являється двохсекційним пристроєм: у першій секції іони інжектованої ззовні плазми прискорюються полем ВК, утвореного на електродинамічному стрибку камери дрейфу, а в другій - полем хвилі просторового заряду, що виникає в СРЕП при його часовій і просторовій модуляції. Модуляція струму СРЕП у часі проводиться у першій секції і зумовлюється періодичною компенсацією іонами поля просторового заряду ВК і наступним відновленням ВК і його поля. Просторова модуляція виникає при транспортуванні СРЕП у просторово - періодичному магнітному полі другої секції.

СРЕП інжектуєтся з електронного прискорювача „Агат” в камеру дрейфу з конічним профілем на вході, що відповідав градієнту магнітного поля на вході в соленоїд (магнітне поле на катоді становило 70 % його величини в однорідній частині). У камері дрейфу для локалізації місця утворення ВК в області інжекції плазми зроблений стрибок діаметра камери дрейфу з 41 мм до 50 мм. Для камери з діаметром 50 мм граничний вакуумний струм менший за струм СРЕП, що транспортується. Плазма інжектувалась в область ВК із чотирьох плазмових гармат Бостиковського типу. Інжектована плазма, по-перше, була постачальником іонів необхідного сорту й, по-друге, приводила до релаксаційних коливань поля ВК і відповідної модуляції струму СРЕП у часі. Система синхронізації роботи вузлів прискорювача забезпечує його запуск у момент досягнення максимуму зовнішнього імпульсного магнітного поля.

Контроль і виміри параметрів електронного прискорювача „Агат” здійснювалася високовольтними резистивними (3) і ємнісними (4) дільниками напруги, індуктивними датчиками струмів - поясами Роговського (5), які застосовувалися для вимірювання струму на виході ГІНа, на зворотному струмопроводі (6) і на циліндрі Фарадея, що виконував роль колектора струму. Періодичне магнітне поле здійснювалось з використанням системи періодичних металевих кілець з алюмінію й заліза (7). Індукція зовнішнього магнітного поля соленоїда вимірялася індуктивним магнітним зондом. Параметри потоку прискорених іонів вимірювалися циліндром Фарадея, часово-пролітним аналізатором (8), магнітним аналізатором (9) і ядерно-фізичними методами.

У третьому розділі представлені результати розробки й застосування для вимірювання енергії та інтенсивності прискорених протонів нового ядерно-фізичного методу, заснованого на використанні ядерної реакції ¹¹B(p,)⁸Be. Ця реакція дозволяє перетворити потік протонів, які важко реєструються трековим детектором, у потік - часток, які реєструються по треках у майларовой плівці й дають інформацію про потік протонів та їх енергетичний спектр.

У підрозділі 3.2 викладена ідеологія запропонованого методу, що дозволяє оцінити величину потоку й енергії пучка іонів, що падають на мішень. Якщо на мішень, що містить n атомів на 1 см² якого-небудь ізотопу, падає пучок з N часток з енергією Е, то число часток N₀, що утворюються в результаті викликаної цими частками ядерної реакції, визначається виразом

,

де , N_A - число Авогадро, - густина речовини мішені, А - маса атома мішені, х - товщина мішені. По виміряному N₀(Е) можна визначити число часток, що впали на мішень. Енергія Е_b - частинки (М₃), що утворилася в результаті реакції ¹¹B(p,)⁸Be (див. мал. 2), залежить від енергії Е_а частки М₁ (протон р), що налітає, маси - частинки й маси ядер ¹¹B і ⁸Be (М₂ і М₄ ), а також

від кута вильоту - частки. Енергія Е_b визначається кінематичними співвідношеннями й енергетичним балансом реакції.

Енергія б - частки М₃ визначається із співвідношень:

; ; ,

де Q- енергія реакції.

Мал. 2 Схема ядерної реакції 11B(p,)8Be М₁, Е₁- маса й енергія частки р, що налітає, М _2-- маса нерухомої частки, М₃, Е₃- маса й енергія б-частки, що вилітає, М₄, Е₄- маса й енергія ядра ⁸Be, - кут вильоту б-частки із складеного ядра відносно пучка, що налітає, - кут вильоту ядра ⁸Be зі складеного ядра щодо падаючого пучка.

У підрозділі 3.3 наведений опис методів травлення треків твердотільних детекторів, що використовуються в таких діагностиках. Показані переваги використання твердотільних детекторів на основі майлара для реєстрації - частинок з ядерних реакцій, збуджуваних протонами. Запропонована й використана методика швидкого травлення отриманих у майларі треків - частинок. Травлення майлара в розчині їдкого калію з додаванням етанола й гипохлорита та використання УФ - випромінювання інтенсифікує процес виявлення треків і збільшує відношення “сигнал/фон”. У підрозділі 3.4 подані результати експериментальних досліджень за допомогою даного методу пучка іонів, отриманого на стенді колективного прискорювача. Спочатку запропонований ядерно-фізичний метод було апробовано і додатково градуйовано на відомому пучку протонів з енергією 650 кеВ, що отримувався на електростатичному прискорювачі ЭСУ-5. Для вимірювання параметрів потоку протонів, прискорених на колективному іонному прискорювачі, виготовлено ядерно-фізичний детекторний вузол, схема якого показана на мал. 3.

Виміряна щільність треків - частинок на майларовой плівці (мал. 4) дорівнює 310⁴ треків/см², що відповідає потоку 10¹³ протонів, які налітають на мішень за один імпульс роботи прискорювача. При виміряній тривалості імпульсу іонів 80 нс це відповідає струму в імпульсі 30 А. Оцінена енергія протонів у цьому експерименті не перевищувала 300 кеВ. За виходом - часток з реакції ¹¹B(p,)⁸Be, вимірюваним при різній енергії протонів, яка змінюється при застосуванні розміщених на шляху пучка фольг змінної товщини, можна розрахувати енергетичний спектр прискорених іонів.

Мал. 3 Схема конструкції ядерно-фізичного детекторного вузла для реєстрації - частинок

1- пучок прискорених протонів; 2- соленоїд; 3- набір залізних і алю-мінієвих кілець; 4- твердотільний де-тектор; 5- мішень B4C.

іон електричний поле катод



Мал. 4 Треки - частинок, отриманих в реакції 11B(p,?1)8Be в плівці майлара товщиною 10 мкм.

У четвертому розділі експериментально досліджується процес прискорення іонів інжектованої ззовні плазми полем ВК з метою сформувати іонний інжектор для другої секції колективного прискорювача іонів і одночасно промодулювати СРЕП у часі для наступного створення в ньому хвилі щільності просторового заряду. У підрозділі 4.2 представлені вимірювання параметрів СРЕП - залежність струму СРЕП від анод-катодного зазору магніто-ізольованого діоду; тривалість імпульсу струму СРЕП, у тому числі вимірювання його тривалості по рентгенівському випромінюванню; функція розподілу електронів СРЕП по енергіях; поперечні розміри трубчастого СРЕП та їх просторова динаміка при транспортуванні СРЕП в магнітному полі.

У підрозділі 4.3 досліджується утворення ВК на електродинамічному стрибку камери дрейфу, а саме різкій зміні її діаметру з 41 мм до 50 мм, так щоб для більшого діаметру (50 мм) струм СРЕП був більшим за граничний вакуумний струм. На мал. 5 наведені осцилограми струму СРЕП, що входить з катода в камеру дрейфу (осцилограми 1) і струмів СРЕП, що транспортуються в камері з діаметром 41 мм (мал. 5а, осцилограма 2) і в камері дрейфу після стрибкоподібного збільшення її діаметру в заданому місці до 50 мм (мал. 5б, осцилограма 2).

Як видно з мал.5а, у першому випадку струм СРЕП 4,4 кА, що інжектується з катоду, практично без втрат фіксується колектором, установленим на виході камери дрейфу в однорідному магнітному полі. У випадку електродинамічного стрибка (рис. 5б) струм СРЕП на циліндр Фарадея значно менший (3,4 кА) і відповідає граничному вакуумному струму для діаметру камери дрейфу 50 мм. Це свідчить про наявність ВК в області стрибка діаметру.

а) б)

Мал. 5. Осцилограми струмів.

1 - струм з катоду; 2 - струм пучка на циліндр Фарадея. a) -діаметр камери дрейфу 41 мм; б) - стрибок діаметру камери з 41 мм до 50 мм.

Мал. 6 Частотний спектр низькочастотної модуляції струму СРЕП при інжекції зовнішньої плазми.

У підрозділах 4.4-4.5 досліджуються інжектори зовнішньої плазми, у тому числі інжектор, що складається з 4 плазмових гармат, які інжектують плазму радіально на вісь камери в область формування ВК, створюючи плазмовий анод із щільністю плазми 2,16Ч10¹³ см^-3.

У підрозділах 4.6-4.8 описана релаксація ВК в часі, яка здійснюється при періодичній компенсації потенційної ями ВК іонами інжектованої плазми й наступного інерційного розльоту іонів. Релаксаційні коливання потенційної ями ВК призводять до низькочастотної (відповідної іонному часу прольоту області взаємодії) модуляції СРЕП. На мал. 6 представлено отриманий спектр. Видно, що спектральна функція рентгенівського випромінювання має максимум поблизу частоти 46 MHz. Глибина модуляції струму СРЕП 10%.

У підрозділі 4.9 подані параметри отриманого потоку прискорених у потенційній ямі ВК іонів, які виміряні з використанням циліндра Фарадея, трекового детектора з нітрату целюлози, магнітного й часово-пролітного аналізаторів. Енергія іонів дорівнює 0,540,06 МеВ; струм іонного потоку - 160 А; щільність іонів - 6,3Ч10⁶ см^-3 і щільність потоку іонів на колектор протягом іонного імпульсу становить величину в межах (5,60,5)Ч10⁷ часток/см², тривалість імпульсу 80 нс, іони займають всю область трубчастого СРЕП.

У розділі 5 представлені результати формування просторово-періодичного магнітного поля і вимірювання динаміки в просторі внутрішнього й зовнішнього діаметрів трубчастого СРЕП, що поширюється в отриманому просторово-періодичному магнітному полі. Виміряні параметри іонного пучка, прискореного полем хвилі просторового заряду, утвореної в СРЕП з подвійною модуляцією: у часі- полем ВК, що релаксує в плазмі (перша секція), і в просторі- просторово-періодичним магнітним полем, у якому транспортується СРЕП (друга секція). Показаний резонансний характер процесу прискорення в другій секції шляхом збільшення довжини другої секції в 2 рази й отриманням відповідного збільшення енергії прискорених іонів.

У підрозділі 5.2 показана просторово-періодична модуляція провідного магнітного поля, отримана розміщенням у квзистаціонарному однорідному магнітному полі набору залізних і алюмінієвих кілець, що періодично чергуються. Період модуляції визначається періодом кілець и дорівнює 6 см. Глибина модуляції магнітного поля склала величину 30 %.

У підрозділі 5.3 вивчається динаміка трубчастого СРЕП, що поширюється в такому просторово-періодичному магнітному полі. Спостережена при цьому просторово-періодична модуляція СРЕП, що спостерігалась, зображена на мал. 7. Радіально-поздовжня конфігурація трубчастого СРЕП отримувалась по його відбитках на металевих пластинах, що розміщувались на різних відстанях від місця інжекції. Видно, що період просторової модуляції СРЕП не співпадає з періодом просторової модуляції магнітного поля, що зумовлено значними власними полями СРЕП. Глибина просторової модуляції СРЕП становить 12 %.

Мал. 7. Просторова модуляція СРЭП.



Мал. 8. Сигнали з першого (1) і другого (2) сіткового зонда часово-пролітних вимірів.

Видно, що період просторової модуляції СРЕП не співпадає з періодом просторової модуляції магнітного поля, що зумовлено значними власними полями СРЕП. Глибина просторової модуляції СРЕП становить 12 %.

Модуляція СРЕП у часі й у просторі призводить до виникнення повільної хвилі просторового заряду, фазова швидкість якої , де L - період просторової модуляції, Т - період часової модуляції. Синхронні із цією хвилею іони виявляються захопленими в процес прискорення, аналогічний наявному в лінійних резонансних прискорювачах. У процесі прискорення іонів синхронізм може підтримуватися як збільшенням періоду просторової модуляції, так і зменшенням періоду часової модуляції.

У підрозділах 5.4-5.5 досліджується прискорення іонів хвилею просторового заряду в другій секції, яка мала від 6 до 9 просторових періодів. Важкі іони реєструвалися трековим детектором з нітрату целюлози, а прискорені протони - по треках у майларі - частинок, отриманих в ядерній реакції ¹¹B(p,)⁸Be. Струм прискорених іонів вимірювався циліндром Фарадея (при цьому СРЕП відхилявся поперечним магнітним полем), а їх енергія - магнітним і часово-пролітним аналізаторами.

На мал. 8 приведені осцилограми сигналів іонного струму з двох рознесених у просторі сіток часово - пролітного аналізатора. За часом затримки сигналу й відомої відстані між сітками визначається швидкість іонів і оцінюється їх енергія. Параметри потоку іонів, доприскоренних полем хвилі просторового заряду СРЕП в II-й секції з 6 періодами: енергія 680 keВ, струм важких іонів 10 А і протонів 30 А, тривалість імпульсу 60 нс. При цьому збільшення довжини прискорення в 2 рази, а саме збільшення числа періодів просторової модуляції з 6 до 9, з відповідним подовженням наступного періоду, привело до росту енергії іонів з 680 keВ до 1500 keВ, тобто набір енергії виявився пропорційним довжині прискорення, що доводить резонансний характер прискорення в другій секції хвилею просторового заряду в СРЕП.

ВИСНОВКИ

Метою дисертаційної роботи ставилось експериментальне дослідження процесу колективного прискорення іонів у полі віртуального катоду (ВК) при зовнішній інжекції плазми та колективного прискорення іонів хвилями щільності зарядів сильнострумового релятивістського електронного пучка (СРЕП), підданого низькочастотній часовій модуляції полем осцилюючого ВК і просторовій модуляції при транспортуванні СРЕП у зовнішньому просторово-періодичному магнітному полі. Експериментальні дослідження колективного методу прискорення іонів проведені на спорудженому для цього експериментальному стенді, що складається з модернізованого сильнострумового імпульсного електронного прискорювача, базованому на магніто-ізольованому діоді, який генерував трубчастий СРЕП з параметрами: енергія 210 кеВ, струм 4,4 кА, тривалість імпульсу 0,8 мкс, діаметр 32 мм, товщина трубки 1,5 мм, та з просторово-періодичного магнітного поля з індукцією 1,33 Тл, довжиною періоду 6 см і глибиною модуляції 30 %, призначеного для просторово-періодичної модуляції РЕП.

Отримані в роботі наукові і практичні результати дозволяють зробити наступні висновки:

1. Різке збільшення діаметру електродинамічної структури з 41 мм до 50 мм, так щоб струм СРЕП в розширеній частині структури перевищував граничний вакуумний струм, призводить до локалізації ВК у фіксованому місці, куди за схемою експерименту необхідно інжектувати зовнішню плазму.

2. Радіальна інжекція зовнішньої плазми з 4 плазмових гармат, розміщених симетрично по периметру камери дрейфу в області формування ВК, дозволяє створити плазмовий анод з густиною плазми 2Ч10¹³ см^-3, необхідної для здійснення часової модуляції струму РЕП та забезпечення інжекції іонів заданого сорту в колективний іонний прискорювач.

3. Електричне поле ВК, низькочастотна модуляція якого обумовлена періодичною компенсацією просторового заряду ВК іонами інжектованої плазми, модулює СРЕП у часі - частота й глибина модуляції 46 МГц і 10 %, відповідно.

4. В електричному полі ВК, динаміка якого обумовлена інжекцією зовнішньої плазми, іони плазми прискорюються і формують іонний пучок (I-а секція колективного прискорювача іонів), який має наступні параметри: енергія 0,540,06 МеВ, струм 160 А, щільність іонів 6,3Ч10⁶ см^-3 , густина потоку іонів (5,60,5)Ч10⁷ часток/см², тривалість імпульсу 80 нс, іони займають всю область трубчастого СРЕП.

5. При транспортуванні трубчастого СРЕП у зовнішньому просторово-періодичному магнітному полі він зазнає просторової модуляції, що визначається, крім параметрів РЕП, глибиною та періодом модуляції магнітного поля. Отримана наступна просторо-періодична модуляція СРЕП, який використовується в експерименті, - період і глибина модуляції 6см і 12 %, відповідно.

6. Полем хвилі просторового заряду СРЕП, промодульованого у часі полем осцилюючого ВК і у просторі просторово-періодичним магнітним полем, іони доприскорюються (II-а секція колективного іонного прискорювача), так що параметри іонного пучка становлять: енергія 680 кeВ, струм важких іонів 20 А, тривалість імпульсу 50 нс.

7. Ядерна реакція ¹¹B(p,)⁸Be з використанням її резонансу на 162,8 кеВ забезпечує визначення інтенсивності та енергетичного спектру прискорених протонів у колективному іонному прискорювачі. Розроблений в дисертації на базі цієї реакції ядерно-фізичний метод дозволив виміряти щільність треків -частинок (3Ч10⁴ треків/см²) та їх діаметр (6,5 мкм), а отже за перетином реакції -інтенсивність пучка протонів (30 А) та енергію протонів (300 кеВ). Однаковий діаметр отриманих в експерименті треків свідчить про моноенергетичність прискорених протонів.

8. Подвоєння довжини другої секції (збільшення числа періодів просторової модуляції з 6 до 9) приводить до зростання енергії іонів з 680 keВ до 1,5 МеВ, тобто зростання енергії пропорційне довжині прискорення, що свідчить про наявність черенковського резонансу іонів з хвилею просторового заряду. Це дозволяє отримати велику енергію при відповідному збільшенні довжини прискорення. Враховуючи значно вищий темп прискорення в колективному прискорювачі, необхідна довжина прискорювача виявляється суттєво меншою порівняно з класичними лінійними резонансними прискорювачами.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Chupikov P.T. Experimental investigations of interaction of supercritical electron beams with plasma / P.T. Chupikov, D.V. Medvedev, I.N. Onishenko, B.D. Panasenko, Yu.V. Prokopenko, S.S. Pushkarev, P.J. Faehl, A.M. Yegorov // Problems of Atomic Science and Tehnology.- Series: Plasma Physics (7).- 2002.- №.4.- P 132-134.

2. Chupikov P.T. Low-frequency REB modulation and acceleration of ions in a supercritical mode during plasma injection / P.T. Chupikov, D.V. Medvedev, I.N. Onishenko, B.D. Panasenko, Yu.V. Prokopenko, S.S. Pushkarev, P.J. Faehl, A.M. Yegorov // Problems of Atomic Science and Tehnology.- Series:Nuclear Physics Investigations, 2004, No.1(42), P. 32-34.

3. Chupikov P.T. Measurement of distribution function of REB, used in collective ion accelerator / P.T. Chupikov, D.V. Medvedev, I.N. Onishenko, B.D. Panasenko, Yu.V. Prokopenko, S.S. Pushkarev // Problems of Atomic Science and Tehnology.- Series:Nuclear Physics Investigations, 2004, No.1(42), P. 38-40.

4. Chupikov P.T. Ions acceleration in a temporary and spatially modulated intense REB / P.T. Chupikov, D.V. Medvedev, I.N. Onischenko, Yu.V. Prokopenko, S.S. Pushkarev, B.D. Panasenko, A.M. Egorov // Problems of Atomic Science and Tehnology.- Series: Plasma Electronics and New Methods of Acceleration. 2004, No.4, P. 113-117.

5. Kopiychenko D. Yu. Formation of Periodical Magnetic fields by sequence of rings with different electric and magnetic properties / D. Yu. Kopiychenko I.N. Onischenko, G.V. Sotnikov, Yu. V Prokopenko, P.T. Chupikov, D.V. Medvedev, S.S. Pushkarev // Problems of Atomic Science and Tehnology.- Series: Plasma Electronics and New Methods of Acceleration. 2004, No.4, P. 118-123.

6. Dikiy N.P. Development of nuclear diagnosing proton beam in collective ion accelerator / N.P. DikiyN.P, D.V. Medvedev , I.N. Onishchenko, S.S. Pushkarev // Problems of Atomic Science and Tehnology.- Series:Nuclear Physics Investigations, 2006. No.2(46).- P. 46-48.

7. Дикий М.П. Ядерно-фізична діагностика протонів у колективному прискорювачі іонів / М.П. Дикий, Д.В. Медведєв, І.М. Онищенко, С.С. Пушкарьов // Вісник Харківського університету. Серія фізична «Ядра, частинки, поля». - № 746. - В.4(32). - 2006. - С. 91-94.

8. Medvedev D.V. Ion acceleration in plasma injected into spatiotemporally modulated supercritical relativistic electron beam / D.V. Medvedev, I.N. Onishchenko, B.D. Panasenko, Yu.V. Prokopenko S.S. Pushkarev, P.T. Chupikov // Technical Physics Letters, 2008, Vol. 34, No. 9, pp. 789-791.

...