Cотрудники института
|
|
|
|
|
Cотрудники института |
||
|
Изотов Иван Владимирович Область научных интересов: Профессиональная карьера: ИПФ РАН: Научное сотрудничество: Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie , CNRS-IN2P3/Universite Joseph Fourier (LPSC), Grenoble, France. Награды, премии, гранты: Количество публикаций: Статей: 40 Наиболее значительные работы и результаты: Выполнен цикл работ, посвящённый теоретическому и экспериментальному исследованию взаимодействия высокочастотного электромагнитного излучения с плотной сильнонеравновесной плазмой, удерживаемой в магнитных ловушках различного типа. В работах получены новые научные результаты и решен ряд актуальных проблем физики плазмы. Среди основных результатов можно отметить нижеследующие: Исследован квазигазодинамический режим удержания плотной сильнонеравновесной плазмы в условиях мощного ЭЦР нагрева в открытых магнитных конфигурациях типа «пробкотрон» и «касп» (ловушка со встречными полями). Показано, что повышение частоты и мощности излучения при таких условиях существенно улучшает выходные параметры ЭЦР источников, такие как ионный ток и средний заряд ионов. Была разработана теоретическая модель развития разряда, позволившая объяснить ряд новых эффектов, наблюдаемых в эксперименте, и создать методику диагностики параметров плазмы по свойствам экстрагируемого ионного пучка. На основе разработанной модели было создано программное обеспечение, позволяющее осуществлять моделирование работы ионного источника. Экспериментально продемонстрирована возможность нагрева электронов с плотностью 1013 см-3 и выше до температур порядка нескольких сотен электронвольт для разрядов в тяжелых газах (азот, кислород, аргон, криптон, ксенон), поддерживаемых в открытой магнитной ловушке излучением миллиметрового диапазона длин волн; при этом в ловушке ЭЦР источника реализовывался квазигазодинамический режим удержания плазмы. Проведенные исследования впервые экспериментально продемонстрировали возможность генерации многозарядных ионов в рассматриваемых условиях. Высокая концентрация плазмы позволила формировать ионные пучки многозарядных ионов с рекордной яркостью, ток экстрагируемого пучка многозарядных ионов более чем на порядок превосходит достижимую величину ионного тока в лучших традиционных ЭЦР источниках. На основе результатов данных исследований предложен новый тип сильноточных источников многозарядных ионов на основе ЭЦР разряда, поддерживаемого излучением миллиметрового диапазона длин волн с квазигидродинамическим режимом удержания в открытой осесимметричной магнитной ловушке. Разработанный сильноточный ЭЦР источник был оптимизирован для использования в рамках международного проекта по изучению экстремальных состояний вещества FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) ускорительного центра GSI (г. Дармштадт, Германия). Кроме того, авторами был предложен источник для европейской программы исследований осцилляций нейтрино (EURISOL/Beta-beam, CERN). Для реализации данного проекта был необходим источник ярких (обладающих высокой интенсивностью и малым эмиттансом) короткоимпульсных (<100 мкс) пучков многозарядных ионов радиоактивных изотопов гелия 6He с высокой эффективностью использования рабочего материала. За счет использования для нагрева плазмы мощного излучения гиротронов миллиметрового диапазона длин волн и реализации в ловушке источника квазидинамического режима удержания был разработан короткоимпульсный ЭЦР источник многозарядных ионов радиоактивных изотопов с рекордно коротким временем выхода на рабочий режим (5 мкс), обеспечивающий генерацию квазистационарных пучков многозарядных ионов и удовлетворяющий требованиям эффективности проекта Beta-beam. Следует также отметить, что новый тип ЭЦР источника позволяет получать сильноточные и широкоапертурные ионные пучки, востребованные современной микро- и наноэлектроникой. В ходе совместных исследований импульсного режима работы ЭЦР источника ионов PHOENIX, работающего с частотами СВЧ накачки 18 и 28 ГГц, в LPSC (Гренобль, Франция) был обнаружен эффект «Preglow». Было предложено объяснение этому явлению и в дальнейшем проведены экспериментальные исследования эффекта preglow на стенде SMIS’37(ИПФ РАН, Нижний Новгород). В проведенных экспериментах наблюдался и был исследован эффект preglow при нагреве плазмы излучением с частотой 37,5 ГГц и мощностью 100 кВт. Экспериментально удалось получить пики preglow длительностью около 30 мкс. На основе проведенных исследований был разработан альтернативный метод генерации короткоимпульсных пучков многозарядных ионов с высокой интенсивностью, который предлагает использовать СВЧ импульсы малой длительности, при которой происходит слияние всплесков тока на переднем и заднем фронтах импульса, обусловленных эффектами «Preglow» и «Afterglow». Отличительной особенностью обнаруженного режима генерации является то, что используемый для создания плазмы импульс СВЧ излучения заканчивается еще до появления существенного тока ионов из ловушки, а ионный ток регистрируется уже в режиме распада плазмы. Авторам экспериментально удалось реализовать генерацию сильноточных пучков многозарядных ионов с длительностью 20 мкс и более высоким током и средним зарядом ионов, чем в квазистационарном разряде при аналогичных условиях. В ходе работ по исследованию процессов нагрева плазмы в условиях ЭЦР был разработан способ прямого измерения функции распределения по энергиям высокоэнергичных электронов, покинувших магнитную ловушку, при помощи магнитостатического анализатора. Полученная экспериментально ФРЭЭ хорошо согласуется с имеющимися представлениями о механизмах нагрева и потерь электронов из магнитной ловушки ЭЦР источника плазмы. В ходе совместных исследований ЭЦР источника многозарядных ионов JYFL-14 (Jyvaskyla, Finland) обнаружены и объяснены неустойчивости ионного пучка, сопровождающиеся мощными всплесками СВЧ, оптического и гамма-излучения. Показано, что разрушение удерживающего плазменного потенциала может быть связанно с развитием кинетических неустойчивостей в плазме ЭЦР разряда. Было продемонстрированно, что развитие подобных неустойчивостей может существенно снижать производительность классических ЭЦР источников многозарядных ионов. Также были определены области параметров источника, «безопасные» с точки зрения развития кинетических неустойчивостей.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
