поля в пучково-плазменной системе в магнитном поле

XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г.
ПОЛЯ В ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННОЙ СИСТЕМЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
А.В. Агафонов
Учреждение Российской Академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН,
Москва, Россия, agafonov@sci.lebedev.ru
Заряженный пучок в вакууме во внешнем магнитном поле ведет себя как диамагнетик,
вытесняя поле из своего объема [1]. При условии сохранения магнитного потока в сечении
канала продольное магнитное поле внутри пучка уменьшается, но увеличивается снаружи. В
лучшем случае осевое магнитное поле может стать по величине существенно меньше
внешнего, но изменить знака не может. Если сформировать пучок внутри коаксиальной
камеры, к электродам которой приложено некоторое напряжение, то в такой вакуумной не
эквипотенциальной системе можно добиться как реверса внешнего магнитного поля, так и
его многократного усиления [2,3]. При инжекции сильноточного пучка в плазму сравнимой
плотности, находящуюся во внешнем магнитном поле возможна реализация состояний,
напоминающих два вышеупомянутых: с реверсом магнитного поля и с увеличением
магнитного поля к оси системы [4]. Прямая аналогия с вакуумными системами с внешним
напряжением заключается в том, что радиальная фокусировка пучка обеспечивается не
столько собственным азимутальным магнитным полем в условиях частичной нейтрализации
его пространственного заряда, сколько электростатическим полем ионного остова,
образующегося после выталкивания плазменных электронов пространственным зарядом
пучка. Из-за такого комбинированного удержания возникают особенности, которые
невозможно наблюдать при транспортировке заряженного пучка в вакууме. Во-первых, в
однородной в аксиальном направлении системе, находящейся в однородном продольном
магнитном поле это приводит к увеличению магнитного поля в приосевой области в
несколько раз по сравнению с внешним. Во-вторых, если внешнее магнитное поле меняется
в продольном направлении, возникает интересный эффект «прокола» внешнего поля
собственным магнитным полем пучка. Он сводится к переносу поля пучка, которое было
создано им в начале, вдоль приосевой области системы. Фактически речь идет о
трансформации эффекта диамагнетизма в системе с неоднородным продольным полем, либо
с однородным полем и неоднородной плазмой. Внешне, эффект выглядит как «магнитная
игла». Обращает на себя внимание латентность суммарного магнитного поля. На границе
плазменного столба поле меняется слабо по сравнению с исходным, в то время как все
существенные изменения происходят в приосевой области. С помощью численного
моделирования по электромагнитному коду КАРАТ рассмотрены различные пучковоплазменные системы [5]. Работа поддержана РФФИ по гранту 09-02-00715.
Литература
Агафонов А.В., Воронин В.С., Лебедев А.Н, Пазин К.Н. ЖТФ, 1974, т. 44, с.1909.
Агафонов А.В. Физика плазмы, 1976, т. 2, с.57.
Агафонов А.В. Физика плазмы, 1982, т. 8, с.925.
Agafonov A.V., Tarakanov V.P. Problems of Atomic Science and Technology, Series
“Plasma Physics” (12), 2006, No. 6, p.169.
[5]. Tarakanov V.P. User's Manual for code KARAT. Springfield, VA, Berkeley Research
Associates, Inc. 1992, 127 pp.
[1].
[2].
[3].
[4].
1