Выпуски

 / 

2019

 / 

Декабрь

  

Приборы и методы исследований


Поверхностно-плазменный метод получения пучков отрицательных ионов

  а, б
а Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Академгородок, ул. Пирогова 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
б Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, просп. акад. Лаврентьева 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация

Повышенный интерес к разработке источников отрицательных ионов связан с развитием их важных применений. Это, прежде всего, тандемные ускорители, высокоэнергетическая имплантация и ускорительная масс-спектрометрия, сверхколлимированные пучки, перезарядная инжекция в циклические ускорители и накопители, перезарядный вывод пучков из циклотронов, инжекторы нейтралов высоких энергий в плазменные установки, перезарядная разводка пучков. Описано развитие источников отрицательных ионов и их применение в исследованиях и в промышленности. Дано описание физических основ и конструкций поверхностно-плазменных источников отрицательных ионов, а также история их разработки.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: поверхностно-плазменный метод, поверхностно-плазменный источник (ППИ), работа выхода, отрицательные ионы, цезий, ВЧ-разряд
PACS: 01.65.+g, 29.25.Ni, 52.80.Pi (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2019.04.038558
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2019/12/e/
Цитата: Дудников В Г "Поверхностно-плазменный метод получения пучков отрицательных ионов" УФН 189 1315–1351 (2019)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 28 февраля 2018, доработана: 16 февраля 2019, 17 апреля 2019

English citation: Dudnikov V G “Surface-plasma method for the production of negative ion beamsPhys. Usp. 62 1233–1267 (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2019.04.038558

Список литературы (101) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (6)

  1. Габович М Д Физика и техника плазменных источников ионов (М.: Атомиздат, 1972)
  2. Dudnikov V, Westner A Rev. Sci. Instrum. 73 729 (2002)
  3. Димов Г И, Дудников В Г Физика плазмы 4 3 (1978); Dimov G I, Dudnikov V G Sov. J. Plasma Phys. 4 3 (1978)
  4. Дудников В Г "Способ получения отрицательных ионов" Патент СССР М.Кл. Н 01 J 3/0,4, 411542, заявлен 10.03.1972 (1972); Дудников В Г https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:9355182
  5. Belchenko Yu, Dimov G, Dudnikov V "Physical principles of surface plasma source operation" Symp. on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams, Brookhaven, 1977 (New York: Brookhaven Natl. Laboratory, 1977) p. 79
  6. Nagashima Y M K et al "Positronium negative ion experiments - formation, photodetachment and production of an energy tunable positronium beam" XXVII Intern. Conf. on Photonic, Electronic and Atomic Collisions, ICPEAC 2011 (2012); Nagashima Y M K et al J. Phys. Conf. Ser. 388 012021 (2012)
  7. Dudnikov V, Dudnikov A AIP Conf. Proc. 1869 020007 (2017)
  8. Dudnikov V, Dudnikov A AIP Conf. Proc. 2052 060001 (2018)
  9. Woodcock K Phys. Rev. 38 1696 (1931)
  10. Арифов У А, Аюханов А Х Изв. АН Уз. ССР Сер. физ.-мат. наук 6 34 (1961)
  11. Kron V E J. Appl. Phys. 34 3523 (1962)
  12. Будкер Г, Димов Г, Дудников В Атомная энергия 22 348 (1967); Budker G, Dimov G, Dudnikov V Sov. Atom. Energy 22 441 (1967)
  13. Дудников В Г "Поверхностно-плазменный метод получения пучков отрицательных ионов" Дисс. ... докт. физ.-мат. наук (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1977)
  14. Деревянкин Г Е, Дудников В Г, Журавлев П А Приборы и техника эксперимента (5) 168 (1975)
  15. Бельченко Ю И "Эмиссия отрицательных ионов из сильноточных разрядов" Дисс. ... канд. физ.-мат. наук (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1974)
  16. Бельченко Ю И и др ДАН СССР 213 1283 (1973)
  17. Бельченко Ю И, Димов Г И, Дудников В Г Изв. АН СССР Сер. физ. 37 2573 (1973)
  18. Димов Г И, Росляков Г В, Савкин В Я Приборы и техника эксперимента (4) 29 (1977)
  19. Комаров В Л и др Докл. Всесоюз. совещания по инженерным проблемам Т. 1 (Л.: УТС, НИИЭФА, 1975)
  20. Комаров В Л, Строкач А П Препринт Д-0282 (Л.: НИИЭФА, 1976)
  21. Бельченко Ю И, Дудников В Г Препринт №77-56 (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1977)
  22. Бельченко Ю И, Дудников В Г 4-я Всесоюз. конф. по взаимодействию атомных частиц с твердым телом Т. 3 (Харьков, 1967) с. 180
  23. Дудников В Г, Образовский Е Г, Фиксель Г И Препринт №77-50 (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1977)
  24. Стаханов Н П (Ред.) Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии (М.: Атомиздат, 1973)
  25. Мойжес Б Я, Пикус Г Е (Ред.) Термоэмиссионные преобразователи и низкотемпературная плазма (М.: Наука, 1973)
  26. Papageorgopolous C A, Chen J J. Phys. C 6 L279 (1973)
  27. Пивоварова Г Я, Саминский Л А Технологические процессы электровакуумного производства (М.: Энергия, 1975) с. 192
  28. Бельченко Ю и др ЖТФ 3 282 (1977)
  29. Dimov G I, Derevyankin G E, Dudnikov V G IEEE Trans. Nucl. Sci. 24 1545 (1977)
  30. Dudnikov V, Chapovsky P, Dudnikov A Rev. Sci. Instrum. 81 02A714 (2010)
  31. Алиев А А и др ЖТФ 80 (1) 110 (2010); Aliev A A et al Tech. Phys. 55 111 (2010)
  32. Murin B P et al Proc. of the 7th Intern. Conf. on High Energy Accelerators, CERN (1971) p. 540
  33. Авраменко М И и др Труды Всесоюз. совещания по ускорителям заряженных частиц Т. 1 (М.: Наука, 1973) с. 261
  34. Дудников В Г "Источники отрицательных ионов водорода с Пеннинговской геометрией" Труды IV Всесоюз. совещания по ускорителям заряженных частиц Т. 1 (М.: Наука, 1975) с. 323
  35. Prelec K, Sluyters Th Proc. of the 2nd Symp. on Ion Sources and Formation of Ion Beams, Berkeley, Ca., 1974; Prelec K, Sluyters Th LBL-3399
  36. Prelec K, Sluyters Th IEEE Trans. Nucl. Sci. 22 1662 (1975)
  37. Prelec K, Sluyters Th, Grossman M IEEE Trans. Nucl. Sci. 24 1521 (1977)
  38. Alessi J G, Sluyters Th Rev. Sci. Instrum. 51 1630 (1980)
  39. Alessi J et al IEEE Trans. Nucl. Sci. 28 2652 (1981)
  40. Schmidt C, Curtis C "Negative hydrogen-ion program at fermilab" Proc. of the 1976 Proton Linear Accelerator Conf., Chalk River, Ontario, Canada, 1976 (1976)
  41. Schmidt Charles W, Curtis Cyril D IEEE Trans. Nucl. Sci. 26 4120 (1979)
  42. Schmidt C W, Curtis C D Proc. of the Symp. on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams, BNL, September 26-30, 1977 (1977) p. 1923, BNL50727
  43. Curtis C D, Owen C W, Schmidt C W ""Factors affecting H-beam performance in the Fermilab Linac" 41st Proc. of the 1986 International Linac Conf., Stanford, Calif., USA, 1986 (1986)
  44. Stipp V, Dewitt A, Madsen J IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 2743 (1983)
  45. Barton D S, Witkover R L IEEE Trans. Nucl. Sci. 28 2681 (1981)
  46. Peters J Rev. Sci. Instrum. 69 992 (1998)
  47. Alessi J M et al "H- source and beam transport experiments for a new RFQ" Particle Accelerator Conf., Washington, DC, USA, 1987 (1987)
  48. Bollinger D S, Sosa A AIP Conf. Proc. 1869 030054 (2017)
  49. Allison Paul W et al "Status of the Lampf H- Injector" Proc. of the 1972 Proton Linear Accelerator Conf., Los Alamos, NM, USA, 1972
  50. Robinson C Aviation Week Space Tech. 42 (1978)
  51. Bloembergen N et al "Report to the American Physical Society of the study group on science and technology of directed energy weapons" Rev. Mod. Phys. 59 (3) S1 (1987)
  52. "Report to the American Physical Society of the study group on science and technology of directed energy weapons. Executive Summary and Major Conclusions" Phys. Today 40 (5) S3 (1987)
  53. Allison P W "Experiments with Dudnikov type H- source" Preprint LA-UK-77-2113 (Los Alamos, 1977)
  54. Allison P W "Experiments with a Dudnikov type H- ion source" Proc. of the Symp. on the Production and Neutralization of Negative Hydrogen Ions and Beams, Upton, New York, September 26-30, 1977 (Upton, NY: Brookhaven National Laboratory, 1977) p. 119, Report BNL-50727
  55. Smith H V (Jr.), Allison P "H- beam emittance measurements for the penning and the asymmetric, grooved magnetron surface-plasma sources" Proc. of the 1981 Linear Accelerator Conf., Santa Fe, NM, USA, 1981 (1981)
  56. Alisson P, Sherman J "Operation experience with 100 keV, 100 mA injector" AIP Conf. Proc. 111 511 (1981)
  57. Smith H V (Jr.) et al Rev. Sci. Instrum. 63 2723 (1992)
  58. Smith H V (Jr.), Allison P, Sherman J D Rev. Sci. Instrum. 65 123 (1994)
  59. Smith H V (Jr.), Allison P, Sherman J D IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 1797 (1985)
  60. Sherman J D, Allison P, Smith H V (Jr.) EEE Trans. Nucl. Sci. 32 1973 (1985)
  61. Smith H V (Jr.) "Emission spectroscopy of the 4X source discharge with and without N2 gas" AT-10 Technical Note 89-07 (1989)
  62. Sherman J D et al "Review of scaled penning H- surface plasma source with slit emitters for high duty factor linacs, CP642" High Intensity and High Brightness Hadron Beams: 20th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Intensity and High Brightness Hadron Beams (Eds W Chou et al) (College Park, MD: American Institute of Physics, 2002)
  63. Dudnikov V et al AIP Conf. Proc. 1515 369 (2013)
  64. Leung K N et al AIP Conf. Proc. 158 356 (1987)
  65. Gear P E, Sidlow R Proc. of the 2nd Int. Conf. Low Energy Ion Beams ((Inst. Phys. Con. Ser., No 54)) (London: IOP, 1980) p. 284
  66. Sidlow R et al "Operational experience of Penning H- ion sources at ISIS" Proc. 5th European Particle Accelerator Conf., EPAC'96, Sitges, Spain, Jun. 1996 (1996), paper THP084L
  67. Faircloth D C et al Rev. Sci. Instrum. 79 02B717 (2008)
  68. Liu S-J et al Chinese Phys. C 39 057008 (2015)
  69. Leung K N, Ehlers K W Rev. Sci. Instrum. 53 803 (1982)
  70. York R L, Stevens R R IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 2705 (1983)
  71. Takagi A et al IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 1782 (1985)
  72. Koneko O et al Proc. of the 16th Intern. Conf. on Fusion Energy, Montreal Vol. 3 (1996) p. 539
  73. Okumura Y et al Proc. of the 16th Symp. on Fusion Technology, London Vol. 2 (1990) p. 1026
  74. Hanada M et al AIP Conf. Proc. 1396 536 (2011)
  75. Kraus W et al Rev. Sci. Instrum. 75 1832 (2004)
  76. Fantz U et al Plasma Phys. Control. Fusion 49 B563 (2007)
  77. Hermanson L et al Proc. of Workshop on Beam Cooling and Related Topics, Montreux, 4-8 October, 1993 ((CERN 94-03)) (Geneva: CERN, 1994) p. 235
  78. Baldin A M, Kovalenko A D JINR Rapid Commun. 377 96 (1996)
  79. Сидорин А О "Формирование интенсивных ионных пучков в накопителях с многооборотной перезарядной инжекцией и электронным охлаждением" Дисс. ... канд. физ.-мат. наук (Дубна: ОИЯИ, 2003)
  80. Алексеев Н Н, Кошкарев Д Г, Шарков Б Ю Письма в ЖЭТФ 77 149 (2003); Alekseev N N, Koshkarev D G, Sharkov В Yu JETP Lett. 77 123 (2003)
  81. Lettry J et al AIP Conf. Proc. 1655 030005 (2015)
  82. Frolov B A, Klenov V S, Mihailov V N Proc. of the XXIV Russian Particle Accelerator Conf., RuPAC'2014, Obninsk, Russia, 6-10 October, 2014 (2014) p. 429
  83. Dimov G I Rev. Sci. Instrum. 67 3393 (1996)
  84. Дудников В Г УФН 189 433 (2019); Dudnikov V G Phys. Usp. 62 405 (2019)
  85. Gsponer A "Physics of high-intensity high-energy particle beam propagation in open air and outer-space plasma" physics/0409157
  86. Schrage D et al "Flight-qualified Rfq for the bear project" Proc. 1988 Linear Accelerator Conf., Williamsburg, Virginia, USA, 1988 (1988)
  87. O'Shea P G et al "The bear accelerator" Proc. of the 1989 IEEE Particle Accelerator Conf., 1989 (1989)
  88. Кишиневский М Е ЖТФ 48 73 (1978); Кишиневский М Е Препринт ИЯФ №76-18 (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1976)
  89. Dudnikov V Rev. Sci. Instrum. 83 02A708 (2012)
  90. Dudnikov V, Belchenko Yu Preprint No. 78-95 (Novosibirsk: Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, 1978); Dudnikov V, Belchenko Yu J. Phys. Paris 40 477 (1979)
  91. Wells N "The development of high-intensity negative ion sources and beams in the USSR" Report No. 2816-ARPA (1981)
  92. Smith H V (Jr.), Allison P, Sherman J D IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 1797 (1985)
  93. Belov A S et al Rev. Sci. Instrum. 67 1293 (1996)
  94. Stockli M P et al AIP Conf. Proc. 1869 030010 (2017)
  95. Hemsworth R S et al New. J. Phys. 025005 (2017)
  96. Бельченко Ю И и др УФН 188 595 (2018); Belchenko Yu I et al Phys. Usp. 61 531 (2018)
  97. Belchenko Yu I et al AIP Conf. Proc. 2052 030006 (2018)
  98. Dudnikov V "Modern high intensity H- accelerator sources" arXiv:1806.03391
  99. Дудников В Источники отрицательных ионов (Новосибирск: НГУ, 2018)
  100. Fantzl U, Lettry J New J. Phys. 20 060201 (2018)
  101. ITER Neutral Beam Test Facility - 2017, https://www.youtube.com/watch?v=DKOHJYxK15o

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение