Ó³ Ÿ. 2010.. 7, º 7(163).. 798Ä802 ˆ ˆŠ ˆ ˆŠ Š ˆ ˆ Š ˆ œ Š Š Œ ˆ Œ ˆ.. Ëμ μ Î ± É ÉÊÉ ³..., Œμ ± Ò Ê²ÓÉ ÉÒ Î ² μ μ ³μ ² μ Ö É Í μ ÒÌ μí μ ² Î ÒÌ Ì - ³ Ì É ² Í Ö ²Ó μéμî ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ ʲÓÉ ÉÒ ³ ³ É μ Êαμ. μ μ ³ Ê ² μ Êα ³ Éμ±μ³, ÒÏ ÕÐ ³ ²Ó Ò Éμ± ²Ó. Different schemes of non-stationary charge neutralization of high-current electron beams are considered by means of computer simulation. Some issues concerning electron beam transport and measurements of the beam currents are discussed. Of particular interest are beams of currents exceeding Alven's limiting current. PACS: 29.90.+r ˆ ³ ³ Éμ μ Ê ² Î Ö Éμ± É μ É Ê ³ÒÌ ²Ó μéμî ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ Ö ²Ö É Ö Î É Î Ö É ² Í Ö Ì μ Ñ ³ μ μ Ö. ²Ö ÔÉμ Í ² μ²ó- Ê É Ö ±Í Ö Êα É ²Ó Ò, μ μéμ ² ÊÕ ² ³Ê, ÉÖ - μ μ ÊÎμ± μ É Ò³ μ² ³ μ É É μ μ Ö ²μ± ² μ μ Êα ² ³Ò, É ± Ëμ ³ μ ÊÎ±μ ² ³μ μ² ÒÌ μ Ì [1Ä7]. μ- ² μ²ó ÊÕÉ Ö ²Ö μ²êî Ö ²Ó μéμî ÒÌ ±μô Î ÒÌ Êαμ Ô² ±É μ μ ²Ö É Ì μ²μ Î ± Ì ³. Ì μ É É Ö ³ μ μ± É μ ÒÏ Éμ± ²Ó μé² Î μé ²ÊÎ Ö É μ É μ ± Êαμ μ μéμ ² μ ² ³. ±, Ê É μ ± ɳ Ö 45 ± Ëμ ³ μ ² Ö ÊÎμ± Éμ±μ³ μ 30 ±, ÎÉμ μμé É É Ê É μîé ÖÉ ± É μ³ê ÒÏ Õ I A [6], Ô± ³ É Ì [7, 8] Ö 20 ± Éμ± Êα μ É ² 12 ±, ÎÉμ μμé É É Ê É μîé É Ì± É μ³ê ÒÏ Õ I A. 1. ˆ Š ˆŸ Š Œ ˆ ±Í Õ Êα ² ³Ê ³μÉ ³ ³ ±μ ± É μ μ Ô± ³ É μ ³ Õ ³ É μ ²Ó μéμî ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ, Ëμ ³ Ê ³ÒÌ - Î Ì. Êα μ ± ÕÐ É±μ ²ÊÎ Ö ²ÖÕÉ Ö μéñ ³² ³μ μ É ²ÖÕÐ μ²óï ² ³ ÓÏ É ÊÉ É ÊÕÉ μ Ì Ô± ³ É Ì - Î ³ [9].
μ É μ ± ²Ó μéμî ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ ÊÎ±μ ² ³ 799 ˆ ³ Éμ± Êα ±μ μ ( μ Ô μé α ) Ô Ô² ±É μ μ μ μ - ²μ Ó μ³ É, μ± μ. 1. ÊÎμ± μ, ±μéμ μ³ ³ Ð ² Ö - Î, Î μé É ³ É μ³ 3 ² 8 ³³ μ ² Í ² Ö ( ), Ìμ ÖÐ Ö ÉμÖ 2,5 ³ μé μ. ³ É Ìμ μ μ μ± μ É ²Ö² 2,5 ³, ³ É ±μ²² ±Éμ 2 ³. Šμ²² ±Éμ ³ Ð ² Ö ÉμÖ 0,5 ³ μé Ìμ μ μ μ±, ±μéμ μ μ²ó μ ²μ Ó ± ± Ë ²ÓÉ, μé ± ÕÐ Ô² ±É μ Ò Ô ±μéμ- μ. Ê ²μ, ÎÉμ ² ²μÉ μ É Éμ± μ Î Õ ² ±μ ± μ μ μ μ³ê, μ± μ μ ÒÎ μ Ë ³ ÊÕÉ Ò ³ Î ÉÒ ÕÉ μ² μ Î - Êα. μ³ ²ÊÎ - μ ² μ É ² ²μÉ μ É Éμ±, μ Î μ μ ³ μ²μ Ö Êα ³ Ö² Ö μ² Ò Éμ±. Ô± ³ É Ì ±μ Ò Î Ö Éμ± Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ, Ô³ É μ ÒÌ μ - Î, μ É ² ±μ²ó± Ì ± ²μ ³. ² Î É ÉÓ, ÎÉμ ³ ± ³ ²Ó Ö Ô Ö Ô² ±É μ μ μμé É É Ê É Ì Í ±É Éμ ³μ μ μ ²ÊÎ Ö, É.. μ É ²Ö É μ±μ²μ 100 ±Ô, Éμ É Ê μ μ± ÉÓ, ÎÉμ É μ É μ ± Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ Éμ- ± ³ ± ²μ ³ μ μ μ μé μ μ, É ± ³ Ê Ô² ±É μ ³ μ ³μ - Ö μ É Ò³ μ É É Ò³ Ö μ³. ²Ö ÔÉμ μ μ Ìμ- ³ ±É Î ± μ² Ö Ö μ Ö É ² Í Ö Êα, μ ± ³, μ ² É ³ Ê μ μ³ [3, 4]. Éμ ± É Ö É Í Éμ± μ É μ, ±Ê Ô² ±É μ Ò ÊÎμ± μìμ É Î Ë ²ÓÉ, μ² μ ÉÓÕ μé ÕÐ μ ÊÕ ±μ³ μ ÉÊ, μ ²ÖÕÐ ³ Ë ±Éμ μ³ μ É É Ö μ É Ò μ É É Ò Ö Êα. μ ³μ μ ±μ²ó±μ É É ÒÌ Í Ëμ ³ μ Ö É ± Ì Î É Î μ- É - ² μ ÒÌ Êαμ : 1) μ Í Ö ÊÎ±μ³ μ É ÉμÎ μ μ ( μ ³Ö É ² Í Ê ²μ ÖÌ É Ì Î ±μ μ ±Êʳ ÊÐ É μ ÒÏ É É Ê ³Ò ² É ²Ó μ É ³ Ê²Ó μ Éμ± ); 2) É ± ² ³Ò ÊÉ μ μ Ñ ³ μ, μ Ê ³μ É - Î μí Ëμ ³ μ Ö Î ( ²μÉ μ ÉÓ ±μéμ μ, μ É ÉμÎ Ö ²Ö μ Î Ö É μ É μ ± Êα, ² ± μ É ²Ö É 10 12 10 14 ³ 3 ); 3) ÒÉÖ μ μ ² ³Ò μ É Ò³ μ² ³ Êα Î μé É μ ( μ É ÉμÎ μ Ò μ±μ, Ê μ 10 16 10 17 ³ 3, ²μÉ μ É ² ³Ò ÊÉ μ ). μ ² Í ² Ê- É Ö, ³, É ± Ò ³Ò μ Õ [2]. μ μ ³ Ê ² μ Í Õ É μ É μ ±μ Êα ² ³ ± ± μ² É É μ³ê. Î ÉÒ É μ É μ ± Êα μé μ μ ±μ²² ±Éμ μ Ò μ Ô² ±- É μ³ É μ³ê PIC-±μ Ê Š [10] μ³ É, μ± μ. 1, ²Ö Éμ μ μ. 1. ƒ μ³ É Ö Ô± ³ É Î É Ö μ³ É Ö. 1 ű Éμ ;2 Å μ ;3 Å - Î;4 Å ; 5 Å ÊÎμ±
800 Ëμ μ.. É ÉÓ μ Í. ˆ³ Ê²Ó Ò Ô² ±É μ Ò ÊÎμ± ² Î Ò³ ±μ Ò³ Éμ±μ³ ±- É Ê É Ö μ - Î Î ÉÊ Ê ³ É μ³ 8 ³³ μ μ (² Ò Ô² ±É μ Ê ± ) μ μ μ Ò³ ² ³ μ Ô μé 80 μ 100 ±Ô μ μ μ Ò³ Ê ²μ Ò³ ² ³ μé 0 μ 30. ² É ²Ó μ ÉÓ É Í ²Ó μ μ ³ Ê²Ó Éμ± Êα μ É ²Ö É 3 (Ë μ É, Ï, Éμ± Å μ 1 ). Î ²Ó Ò ³μ³ É ³ ² ³ ²μÉ μ ÉÓÕ 3 10 13 ³ 3 μ μ μ μ μ² Ö É μ Ñ ³ ³ É μ³ 1 ³ ³ Ê μ μ³ μ Ë ²ÓÉ μ³ ( μ³ ÊÉμÎ Ò Ô² ±É μ Ê ± ). Šμ²² ±Éμ ( Ò Ô² ±É μ ) μ²μ ÉμÖ 0,5 ³ μé Ë ²ÓÉ. Î ÉÒ μ Ò ²Ö ² ³Ò, μ μ μ ² ± ³ μ ³ ( μ μ μ ) μ ³ ³ Ò (Al).. 2 μ± Ëμ ³ ±É Ê ³μ μ Éμ± (b, 2E), Ëμ ³ Éμ± Êα (b, 1A) Éμ± ² ³ ÒÌ Ô² ±É μ μ (e, 1A) Ë ²ÓÉ ²Ö ±μ ÒÌ Éμ±μ Êα 5, 10, 20 30 ± Ê ²μ, ÎÉμ Ë ²ÓÉ μ² μ ÉÓÕ μ ²μÐ É Î É ÍÒ (Ô² ±É μ Ò Êα, ² ³ Ò Ô² ±É μ Ò μ Ò). Πɱ Ö ± ³ Í Ö Éμ± Êα, μ É ÕÐ μ Ë ²ÓÉ, Ê μ μ±μ²μ 10 ± ³μ μé ² Î Ò Éμ± ±Í. Éμ± Ì ±Í 5 10 ± (. 2,, ) ÊÎμ± Ó μìμ É μ Ë ²Ó- É, μ²óï Ì Î ÖÌ (. 2,, ) μ Î É Ö μ É Ò³ ³ É Ò³ μ² ³, μμé É É μ, ³ μ ²Ó μ³ê Éμ±Ê ²Ó I A =17βγ ±, γ Å ²ÖÉ É ± Ë ±Éμ, β Å ±μ μ ÉÓ Ô² ±É μ μ Í Ì ±μ μ É É. Ô Ô² ±É μ μ 100 ±Ô I A 11 ±. ˆ ³ ²μÉ μ É ² ³Ò Ï - μ±μ³ μ ( μ μ ± μ Ö Éμ±μ μ É ² Í ) ±É Î ± ² Ö É μ²êî Ò Ê²ÓÉ ÉÒ. μ É μ ± μ μ μ É Ö É Ëμ ³ Í μ μ²ó μ ±μ μ É Ô² ±É μ μ μ Î ÊÕ, É.. ÊÎμ± É μ É Ö μ ÖÎ ³, Ê ² Î ³ Ô -. 2. μ É μ ± Êα μ μ μ μ ² ³
μ É μ ± ²Ó μéμî ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ ÊÎ±μ ² ³ 801 É Î ±μ μ μ μ μ μ μ É μ Î μ μ ² Ö Éμ±, ÎÉμ ²Ó μ ± Ò É Ö μ μìμ Ê ÊÉ. ² Ê É μ Î ± ÊÉÓ, ÎÉμ - μ - μ Ö ÉÊ ²Ó μ μ ± Éμ ÊÉ μé Ò μé μ Ô² ±É μ Ò μ Ð ÕÉ Ö μ ² ÉÓ ³ Ê μ μ³ ³μ ÊÉ ÊÐ É μ ² ÖÉÓ ÔËË ±É μ ÉÓ É μ É - μ ± Êα ÔÉμ μ ² É. 2. Œˆ ˆ Š Œ Œ ˆ ²Ó μéμî Ò ±μô Î Ò Êα Ô² ±É μ μ Ìμ ÖÉ Ö É Ì μ²μ Î ± Ì - ³, μ, ³ Ê²Ó μ Êαμ μ ³μ Ë ± Í μ Ì μ É ³ É ²μ. ²Ö Í É ± Ì Êαμ μ²ó ÊÕÉ Ö ² ³μ μ² Ò μ Ò Ò μô³ μ - Ò³ ± Éμ ³. ±μ Ô² ±É μ μ μ Êα Ì μ Ìμ É Éμ ±μ³ ²μ, ±μéμ- Ò μ Ê É Ö ² ³Ò± ÕÐ ± μ Ì μ É ± Éμ ² ³ Î ²μ³ ³ Ê²Ó Ê ±μ ÖÕÐ μ Ö Ö. μ ³ μ ²Ó μéμî μ μ Êα ² μ ²μ Ó ³μ ² Ê É μ ± [7, 8]. Î ²Ó Ò ³μ³ É ³ ² ³ Ò Éμ² Éμ μ ³ É, ÎÉμ ²Ó μéμî- Ò ± Éμ (1 ³), μ² μ ÉÓÕ μ² Ö É μ μ²ó μ³ ² μ É É μ ³ Ê ± Éμ μ³ μ Ò³ Ô² ±É μ μ³. ²μÉ μ ÉÓ ² ³Ò μ μ μ ± ²Ó μ³ ²Ó μ³ ² ÖÌ, Î ²Ó Ö É ³ ÉÊ Ó μ ² Ó ² Ì 2Ä10 Ô. Ò Ê²ÓÉ ÉÒ μ²êî Ò ²Ö ²μÉ μ É ² ³Ò 7 10 13 ³ 3. Ö, μ ³μ ± Éμ, É ²μ μ 20 ± 10 É ³ μ É ²μ Ó μ ÉμÖ μ³ Ê μ. ± -. 3. 4
802 Ëμ μ.. Éμ μ μ μ μ Ì μ É Ò² Ï ÒÌμ Ô² ±É μ μ ² ³Ê ² Î ÒÉÖ ÕÐ μ μ²ö, ÒÏ ÕÐ μ μ Î. Î ÉÒ Ò² μ Ò ²Ö μ μ μ μ, μé μ ± μ μ μ ² ³Ò ²Ö ² Î- ÒÌ Î Ï μ ³ É μ μ μ²ö, Éμ³ Î ² μ μé ÊÉ É.. 3 μ± Ò É Ê±ÉÊ Êα ±μéμ Ò ³μ³ É ³ Ì ±É Ò É ±Éμ ±μ²ó± Ì Ô² ±É μ μ.. 4 Ò Ëμ ³Ò Éμ± Êα (b, 3), Éμ± ² ³ ÒÌ Ô² ±É μ μ (e, 3) Éμ± μ μ (i, 3) μ. ±μ μ Î Éμ± Êα ³ μ ÒÏ É I A. Š ˆ ʲÓÉ ÉÒ Î ² μ μ ³μ ² μ Ö μ É ÕÉ μ²êî Ò Ô± ³ É ²Ó Ò Ò ²Ö ² ³μ μ² ÒÌ μ μ. Éμ ³Ö, μ ± ³, Î ² μ³ ³μ ² μ ±Í ²μ Î Ò³ ³ É ³ μ ÊÕ ² ³Ê μé μ É ²Ó μ Ò μ±μ ²μÉ μ ÉÓÕ (ÎÉμ Ò ÉÓ μ ± μ Ö Éμ±μ μ É - ² Í ) Éμ± μìμ ÖÐ μ Êα É Ö Ê μ I A, ± ± Ëμ ³ μ Êα Í μ μ²ó μ É ² Í. Î Ò μ μ μ μ μ Ö Ö Ò, μ- ³μ³Ê, Ê ²μ Ö³ Ëμ ³ μ Ö Êα ² ³μ μ² ÒÌ μ Ì. μé Ò μ² μ ± ˆ μ ÉÊ º09-02-00715. ˆ Š ˆ 1. Ëμ μ.. μ É μ ± É ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ //. 1973. º 10.. 31Ä 45. 2. Luce J. S., Sahlin H. L., Crites I. R. Collective Ion Acceleration of Intense Ion Beams in Vacuum // IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1973. V. NS-20, No. 3. P. 336Ä341. 3. Ëμ μ... μ É Ëμ±Ê μ ± ²Ó μéμî ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ Ô² ±É Î ± Ì ± ² Ì // ± ² ³Ò. 1981.. 7, º 2.. 267Ä275. 4. Ëμ μ... É Î μ- É ² μ Ò ²Ó μéμî Ò Ô² ±É μ Ò Êα // ± ² ³Ò. 1988.. 14, º 5.. 559Ä565. 5. Ê ƒ.., μ ±Ê μ ±. ˆ. μ ³ μ Ê ³ ± μ ±Ê ÒÌ ±μô É Î ÒÌ ²Ó- μéμî ÒÌ Êαμ Êϱ ² ³ Ò³ μ μ³ //. 1988.. 14.. 413Ä423. 6. Ê ƒ.., μ μ.., ÊÐ ±.. μ ³ μ Ê ±μ ² ÒÌ ±μô É Î ± Ì Ò μ±μ É ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ //. 2008.. 78, º 7.. 103Ä110. 7. Ëμ μ.. ±μ ³ Ò ² ³ Ò É ³Ò ²Ö Í ²Ó μéμî ÒÌ ±μ- Ô É Î ÒÌ Ô² ±É μ ÒÌ Êαμ // Ó³ Ÿ. 2006.. 3, º 7(136).. 19Ä26. 8. Agafonov A. V., Tarakanov V. P. Computer Simulation of Low-Energy High-Current Electron Beam Dynamic in a Long Plasma-Filled Diode // Problems of Atomic Science and Technology. Ser. Nuclear Physics Investigations (49). 2008. No. 3. P. 136Ä138. 9. Ëμ μ... ±μ Ò Ô² ±É μ Ò É±μ ²ÊÎ - Î Ì // ± ² ³Ò. 2008.. 34, º 9.. 816Ä833. 10. Tarakanov V. P. User's Manual for code KARAT. Springˇeld, VA: Berkeley Research Associates, Inc., 1992. 127 p.