Сформулированы основы кумулятивной 3D-кристаллодинамики положительно заряженных плазмоидов, в которых локализованный ферми-газ формирует e-мембрану и ионные решётки. Ряд явлений в таких фрактализованных плазмоидах имеет аналоги в твердых телах и металлах. Аналитически: 1) рассчитаны коэффициенты объёмного сжатия кристаллов IV группы элементов; 2) исследованы поляризационный эффект, открытый автором, и эффект Казимира. Аналитически выявлены области их относительного доминирования.
Исследована полевая эмиссия в разных вариантах структуры и материалов автокатода. Найдены условия оптимизации коэффициента усиления поля на автокатоде в условиях: структура — точечный (острийный) эмиттер, удалённый от (плоского) коллектора; материалы — узкозонные полупроводники А3В5. На зёрнах этих материалов микронного размера можно получить коэффициент усиления поля более 103, значения плотности тока эмиссии до 1А/см2.
В работе представлены данные экспериментального исследования формирования искрового канала, где в результате плавления вискера образуется катодное пятно с последующим дрейфом из него термоэлектронного пучка. Измерены параметры плазмы в различных типах разрядов. По регистрируемым спектрам ионных и атомных линий определялась концентрация электронов, а по их относительным интенсивностям — температура электронов в моменты образования стримера, канала и дуги.
На туннельном микроскопе исследованы ВАХ в автоэмиссионном наноконтакте вольфрамовый микрозонд—микрозерно поверхности полупроводников А3В5. ВАХ эмиссии из зёрен GaAs соответствуют теории полевой эмиссии из металлов, а узкозонных InSb и InAs — эмиссии из приповерхностных электронных состояний. В режимах эмиссии и инжекции наблюдались важные для практики явления низкополевой эмиссии и ограничений тока локализованным зарядом. Результаты объясняются в рамках модели кулоновского взаимодействия и локализации лёгких электронов.
В обзоре представлено современное состояние генераторов пучков электронов для технологических применений. Представлены как импульсные, так и стационарные генераторы, работающие на различных физических принципах. Обзор предназначен для специалистов, чьей основной специальностью не являются пучки электронов, однако пучки могут быть полезны для реализации тех или иных технологических процессов. Основная цель обзора — представление современной литературы по генерации пучков электронов и их применению для реализации различных технологических процессов.
В работе приводятся данные экспериментальных исследований фокусировки сильноточного пучка ионов дейтерия с энергией 80 кВ на дейтерийсодержащую мишень (показана возможность получения пучка с характерным поперечным размером в фокальной области на уровне 1 мм и плотностью тока более 5 A/см2) и измерений интенсивности потока нейтронов, возникающих при бомбардировке мишени за счет D-D реакции синтеза (нейтронный выход достигал 1010 нейтронов в секунду). Такой «точечный» источник нейтронов представляется перспективным для использования в нейтронной томографии.
В статье представлены результаты экспериментальных газодинамических исследований PIV-методом плазменных струй, сформированных коаксиальным барьерным разрядом в потоке аргона при атмосферном давлении. Разряд поддерживался синусоидальным напряжением с частотой 90 кГц. Показано, что периодические пробои, создаваемые барьерным разрядом в потоке, инициируют переход ламинарного течения в турбулентный режим даже при низких числах Рейнольдса. Результаты, полученные PIV-методом, обнаружили, что мощный БР существенно увеличивает коэффициент турбулентной диффузии в изначально турбулентном потоке. Установлено, что максимальная длина плазменной струи, на которой сохраняется ее плазмохимическая активность, определяется не только начальной скоростью струи, но и степенью ее расширения.
В настоящее время в ряде ионных электронно-циклотронных резонансных (ЭЦР) источников для создания и нагрева плазмы используется мощное микроволновое излучение современных гиротронов. Вследствие большой мощности излучения такие системы работают в основном в импульсном режиме. Этот тип ионных ЭЦР-источников был разработан в Институте прикладной физики Российской академии наук, и большая часть экспериментальных исследований была выполнена на установке SMIS 37. Для создания плазмы на SMIS 37 использовались гиротроны с частотами 37,5 и 75 ГГц и максимальными мощностями 100 и 200 кВт, соответственно. Такое микроволновое излучение позволяло создавать плазму с уникальными параметрами: электронной плотностью более 1013 см–3, электронной температурой 50–300 эВ, ионной температурой около 1 эВ. Принципиальное отличие этих систем от традиционных ЭЦР-источников состоит в реализации так называемого квазигазодинамического режима удержания плазмы в ловушке. В соответствии с режимом удержания такие источники были названы «газодинамическими ЭЦР-источниками». В этих системах время жизни плазмы обычно составляет несколько десятков микросекунд, что в сочетании с высокой электронной концентрацией приводит к формированию плазменных потоков из ловушки с плотностями до 1–10 А/см2. Была продемонстрирована возможность создания пучков МЗИ (азот, аргон) и протонных (дейтронных) пучков с токами на уровне сотен мА при среднеквадратичном нормализованном эмиттансе порядка 0,1 ×мм×мрад. Следующим шагом в исследованиях является переход к непрерывному режиму работы газодинамического ионного ЭЦР-источника (ЭЦР ИИ). С этой целью в ИПФ РАН создаётся новая экспериментальная установка. Для получения плазмы в будущем источнике будет использоваться излучение гиротронов на частотах 28 и 37,5 ГГц. В настоящей работе дан обзор полученных результатов и состояния дел по монтажу нового источника.
Введение. Питание магнитных систем мощных микроволновых генераторов, таких как релятивистские лампы обратной волны и клистроны, постоянным током до 1 000 А в течение нескольких секунд осуществляется от суперконденсаторных накопителей. При проектировании источников питания для таких магнитных систем всегда возникает необходимость в определении энергетических характеристик накопителя. Аналитический расчет этих характеристик затруднен по причине динамического изменения некоторых параметров магнитной системы и накопителя во время протекания тока. Цель исследования. Создание и экспериментальная проверка математической модели, описывающей процесс питания многосекционной магнитной системы постоянным током от суперконденсаторного накопителя.
Материалы и методы. При составлении модели учитывается динамическое изменение параметров магнитной системы при протекании тока, а суперконденсаторный накопитель представляется в виде простой RC-цепи, параметрами которой являются паспортные значения его емкости и внутреннего сопротивления. Процесс разряда накопителя описывается на основании энергетического баланса. Модель реализована в программном пакете National Instruments LabView 2012 и имеет удобный графический интерфейс. Результаты моделирования были проверены на оборудовании, состоящем из источника питания на основе суперконденсаторного накопителя и двухсекционной магнитной системы. Результаты исследования. В процессе моделирования были выявлены сходства с экспериментальными данными. По результатам эксперимента форма тока и напряжения накопителя, а также максимальная продолжительность стабилизации тока оказались близкими к результатам моделирования. При этом паспортные значения емкости и внутреннего сопротивления накопителя качественно отражают его реальные характеристики с учетом особенностей работы совместно с регулятором тока и импульсным характером потребления энергии. Обсуждение и заключение. Небольшое отличие в результатах объясняется отклонением реальных параметров накопителя от паспортных значений, а также различием температуры обмоток в эксперименте и моделировании. Использование энергетического баланса для расчета выходного напряжения накопителя позволяет масштабировать нагрузку путем добавления любого количества потребителей энергии с независимой стабилизацией тока в каждомВведение. Питание магнитных систем мощных микроволновых генераторов, таких как релятивистские лампы обратной волны и клистроны, постоянным током до 1 000 А в течение нескольких секунд осуществляется от суперконденсаторных накопителей. При проектировании источников питания для таких магнитных систем всегда возникает необходимость в определении энергетических характеристик накопителя. Аналитический расчет этих характеристик затруднен по причине динамического изменения некоторых параметров магнитной системы и накопителя во время протекания тока. Цель исследования. Создание и экспериментальная проверка математической модели, описывающей процесс питания многосекционной магнитной системы постоянным током от суперконденсаторного накопителя.
Материалы и методы. При составлении модели учитывается динамическое изменение параметров магнитной системы при протекании тока, а суперконденсаторный накопитель представляется в виде простой RC-цепи, параметрами которой являются паспортные значения его емкости и внутреннего сопротивления. Процесс разряда накопителя описывается на основании энергетического баланса. Модель реализована в программном пакете National Instruments LabView 2012 и имеет удобный графический интерфейс. Результаты моделирования были проверены на оборудовании, состоящем из источника питания на основе суперконденсаторного накопителя и двухсекционной магнитной системы. Результаты исследования. В процессе моделирования были выявлены сходства с экспериментальными данными. По результатам эксперимента форма тока и напряжения накопителя, а также максимальная продолжительность стабилизации тока оказались близкими к результатам моделирования. При этом паспортные значения емкости и внутреннего сопротивления накопителя качественно отражают его реальные характеристики с учетом особенностей работы совместно с регулятором тока и импульсным характером потребления энергии. Обсуждение и заключение. Небольшое отличие в результатах объясняется отклонением реальных параметров накопителя от паспортных значений, а также различием температуры обмоток в эксперименте и моделировании. Использование энергетического баланса для расчета выходного напряжения накопителя позволяет масштабировать нагрузку путем добавления любого количества потребителей энергии с независимой стабилизацией тока в каждом.
В данной работе приводятся результаты исследований по формированию плотных потоков водородной плазмы ЭЦР-разряда в магнитном поле одиночного соленоида. Показана возможность формирования однородных потоков с плотностью 750 мА/см2 и полным током 5 А. Приводятся результаты первых экспериментов по формированию пучка ионов водорода из плазмы ЭЦР-разряда в одной магнитной катушке. Получены рекордные значения плотности тока в пучке свыше 1,5 А/см2. Представленные результаты свидетельствуют о перспективности использования рассмотренной системы в приложениях по созданию инжекторов высокоэнергетических нейтралов для нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза.