Ионный диод с магнитной самоизоляцией

Представлены результаты исследований процесса генерации и параметров импульсного ионного пучка гигаватной мощности, формируемого диодом с взрывоэмиссионным потенциальным электродом в режиме магнитной самоизоляции. Исследования проведены на ускорителе ТЕМП-4М в режиме формирования двух импульсов – первый (плазмообразующий) отрицательный и второй положительный (150 нс, 250-300 кВ). Обнаружено, что после изменения полярности напряжения реализуется эффект плазменного сжатия. Предложена модель ограничения эмиссии электронов, объясняющая снижение электронной компоненты полного тока. Разработана модель усиления плотности ионного тока. Представлены результаты исследования стабильности генерации импульсного ионного пучка. Для увеличения эффективности генерации ионного тока предложена спиральная геометрия диода. В новой конструкции впервые удалось реализовать снижение электронного тока собственным магнитным полем – время дрейфа электронов значительно превысило время нахождения ионов в анод-катодном зазоре. Это привело к росту до 22-25% эффективности преобразования энергии, подводимой к диоду, в энергию ускоренных ионов. Спиральный диод имеет ресурс работы более 10^7 импульсов.