Collective acceleration of ions in picosecond pinched electron beams

Abstract

Сharacteristics of intense electron-ion beams emitted by a high-voltage (280 kV) electron accelerator with a pulse duration of 200 ps and current 5 kA are studied. The capture phenomena and the subsequent collective acceleration of multi charged ions of the cathode material by the electric field of the electron beam are observed. It is shown that the electronion beam diameter does not exceed 30 µm therein in the case of lighter ions, and the decay of the pinched beam occurs at a shorter distance from the cathode. It is established that the ions of the cathode material Ti n+ captured by the electron beam are accelerated up to an energy of ⩽10 MeV, and the ion fluence reaches 10 17 ion cm −2 in the pulse. These ions are effectively embedded into the lattice sites of the irradiated substrate (sapphire crystal), forming the luminescent areas of the micron scale.

Ring structure of electron-ion beams ejected by a picosecond high-current electron accelerator

“…Previously, the authors in [4] showed that the imprint on the anode foil of a particle beam emitted by a high-voltage picosecond vacuum discharge with an extreme high energy input rate > 5×10 13 A/s has the form of concentric rings 2-5 mm in diameter. In this work, further studies of this effect were carried out in order to elucidate the possible mechanism for the formation of such structures.…”

Исследование Параметров Самосфокусированного Электронного Пучка, Выведенного За Анод Вакуумного Диода

“…Стимулом проведения таких исследований является общенаучный интерес к двум проблемам: необходимости изучения поведения конденсированных сред при высоких плотностях энергии и получению новых данных о физической природе таких явлений, как филаментация и самофокусировка электронных пучков в диодах со взрывоэмиссионным катодом, механизмы формирования которых окончательно не установлены. Отсутствие последовательной теории явлений филаментации и самофокусировки электронных пучков в вакуумных и газовых диодах сильноточных электронных ускорителей с различными параметрами стимулировало проведение экспериментальных работ, основанных на различных модельных представлениях [1,4,[6][7][8][9][10][11].…”