АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАХВАТА, УСКОРЕНИЯ И УДЕРЖАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПЛАЗМЫ ПРИ ГИРОМАГНИТНОМ АВТОРЕЗОНАНСЕ

Изучение замагниченной релятивистской плазмы, создаваемой в условиях резонансного и авторезонансного взаимодействия со сверхвысокочастотным полем, а также создание компактных источников такой плазмы представляют значительный научный и практический интерес. Целью данной работы является экспериментальное и численное исследование эффективности захвата, ускорения и удержания электронов плазмы в магнитной ловушке пробочного типа при гиромагнитном авторезонансе. Проведе- но экспериментальное и численное исследование эффективности захвата электронов плазмы, их ускорения и удержания в маг- нитной ловушке пробочного типа в условиях гиромагнитного авторезонанса. Определены диапазоны режимов работы установ- ки, обеспечивающие наличие устойчивого режима гиромагнитного авторезонанса. Проведён анализ потерь частиц из плазмы, изучены зависимости энергетических спектров ускоренных электронов от начальных условий и параметров эксперимента. Установлено, что максимальная эффективность захвата достигается при стартовом магнитном поле в геометрическом центре сис- темы, превышающем значение магнитного поля, соответствующего классическому электронному циклотронному резонансу, на 2—4%. Показано, что средняя энергия 500 кэВ, приобретаемая электронами в результате гиромагнитного авторезонанса, не зависит от темпа нарастания магнитного поля и напряжённости электрического СВЧ-поля, а определяется лишь величиной магнитного поля по окончании нарастания импульсного магнитного поля (до 1000 Гс).

TRAPPING EFFICIENCY, ACCELERATION RATE AND CONFINEMENT OF RELATIVISTIC PLASMA BUNCH UNDER GYROMAGNETIC AUTORESONANCE

A study of magnetized relativistic plasma in cases of resonance as well autoresonance interaction with microwave fields and devising compact sources for generation of such plasmas is of great scientific and practical interest. The subject of the paper is experimental and numerical investigation of trapping efficiency, acceleration and confinement of plasma electrons in a magnetic mirror trap under gyro- magnetic autoresonance (GA). The ranges of operating parameters to ensure the availability of stable GA regime have been determined. The particle’s loss from the plasma was analyzed. The dependence of the energy spectra of accelerated electrons on the initial conditions and parameters of the experiment was studied. We determidet, that the maximum trapping efficiency is achieved when the value of initial stationary magnetic field at the geometric center of the system is 2—4% up on the value of the classical electron cyclotron resonance magnetic field. It was shown that the average energy (500 keV) of GA trapped electrons does not depend on the rate of the magnetic field rise, strength of microwave electric field and initial stationary magnetic field value within operating range, and is determined only by the induction value of a pulsed magnetic field (1000 G) achieved at the end of microwave pulse.