nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2023-18-2-36-45nguphys-259Research ArticleФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, УСКОРИТЕЛЕЙ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫHIGH-ENERGY AND ACCELERATOR PHYSICS, PHYSICS OF HIGH-TEMPERATURE PLASMAРазработка и испытания высокочастотного драйвера перезарядного источника отрицательных ионов водородаDevelopment and Testing of a High-Frequency Driver for a Charge-Exchange Source of Negative Hydrogen IonsАникееваК. И.AnikeevaК. I.

Кристина Игоревна Аникеева -  младший научный сотрудник

Новосибирск

Kristina I. Anikeeva -Junior Researcher

Novosibirsk

chris.yushkova1@gmal.comВоинцевВ. А.VointsevV. A.

Вадим Александрович Воинцев - аспирант

Новосибирск

Vadim A. Vointsev - Graduate Student 

Novosibirsk

vointsev1998@mail.ruГаврисенкоД. Ю.GavrisenkoD. Y.

Даниил Юрьевич Гаврисенко - магистрант

Новосибирск

Daniil Y. Gavrisenko - Master’s Student 

Novosibirsk

d.gavrisenko@g.nsu.ruСотниковО. З.SotnikovO. Z.

Олег Захарович Сотников - кандидат физико-математических наук

Новосибирск

Oleg Z. Sotnikov - Candidate of Physical and Mathematical Sciences

Novosibirsk

Sotnikov@inp.nsk.suФинашинР. А.FinashinR. A.

Роман Андреевич Финашин - кандидат технических наук

Новосибирск

Roman A. Finashin - Candidate of Technical Sciences

Novosibirsk

R.A.Finashin@inp.nsk.suШиховцевИ. В.ShikhovtsevI. V.

Игорь Владимирович Шиховцев - кандидат физико-математических наук 

Новосибирск

Igor V. Shikhovtsev - Candidate of Physical and Mathematical Sciences

Novosibirsk

I.V.Shikhovtsev@inp.nsk.suИнститут ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАНРоссияBudker Institute of Nuclear Physics SB RASRussian Federation2023091220231823645Copyright © Аникеева К.И., Воинцев В.А., Гаврисенко Д.Ю., Сотников О.З., Финашин Р.А., Шиховцев И.В., 20232023Аникеева К.И., Воинцев В.А., Гаврисенко Д.Ю., Сотников О.З., Финашин Р.А., Шиховцев И.В.Anikeeva К.I., Vointsev V.A., Gavrisenko D.Y., Sotnikov O.Z., Finashin R.A., Shikhovtsev I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/259

Источник отрицательных ионов водорода на основе перезарядки пучка положительных ионов в газовой мишени  разрабатывается в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Перезарядный источник может быть  использован для инжекции в тандемный ускоритель нейтронного источника, предназначенного для бор-нейтронозахватной терапии. Одним из важных элементов источника является плазменный эмиттер, создающий положительные ионы для первичного ускорения. В качестве эмиттера выбран высокочастотный драйвер, основанный на индукционном разряде и рассчитанный на многосекундный режим работы. В данной работе проведены  измерения эмиссионных характеристик высокочастотного драйвера с использованием подвижного сеточного  зонда. В результате достигнуты параметры, необходимые для применения драйвера в перезарядном источнике  отрицательных ионов. Проведен анализ экспериментально измеренных тепловых нагрузок в многосекундном  режиме.

A source of negative hydrogen ions based on the recharging of a beam of positive ions in a gas target is being developed  at the Institute of Nuclear Physics. G.I. Budker SB RAS. The charge exchange source can be used to inject into the  tandem accelerator a neutron source intended for boron neutron capture therapy. One of the important elements of the  source is the plasma emitter, which creates positive ions for primary acceleration. As an emitter, a high-frequency driver  based on an induction discharge and designed for a multi-second operating mode was chosen. In this work, we measured  the emission characteristics of a high-frequency driver using a moving grid probe. As a result, the parameters necessary  for the use of the driver in a rechargeable source of negative ions have been achieved. The analysis of experimentally  measured thermal loads in the multisecond mode is carried out.

индукционный разрядионный источникотрицательные ионыстационарный режим работыinduction dischargeion sourcenegative ionsstationary operationРабота выполнена при поддержке РФФИ, проект № 20-32-90053. Проектирование, изготовление и покупка оборудования частично поддержаны Министерством науки и высшего образования Российской ФедерацииThe work was supported by the Russian Foundation for Basic Research, Project No. 20-32-90053. The design, manufacture and purchase of equipment were supported in part by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian FederationReferencesБельченко Ю. И., Давыденко В. И., Дейчули П. П., Емелев И. С., Иванов А. А., Колмогоров В. В., Константинов С. Г., Краснов А. А., Попов С. С., Санин А. Л., Сорокин А. В., Ступишин Н. В., Шиховцев И. В., Колмогоров А. В., Атлуханов М. Г., Абдрашитов Г. Ф., Драничников А. Н., Капитонов В. А., Кондаков А. А. Исследования по физике и технике ионных и атомарных пучков в ИЯФ СО РАН // Успехи физических наук. 2018. Т. 188. № 6. С. 595–650.Belchenko Yu. I., Davydenko V. I., Deychuli P. P., Emelev I. S., Ivanov A. A., Kolmogorov V. V. ., Konstantinov S. G., Krasnov A. A., Popov S. S., Sanin A. L., Sorokin A. V., Stupishin N. V., Shikhovtsev I. V., Kolmogorov A. V., Atlukhanov M. G., Abdrashitov G. F., Dranichnikov A. N., Kapitonov V. A., Kondakov A. A. Research on the physics and technology of ion and atomic beams at the Institute of Nuclear Physics SB RAS. Advances in Physical Sciences, 2018, vol. 188, no. 6, pp. 595-650.Shikhovtsev I., Amirov V., Anikeeva K., Davydenko V., Emelev I., Ivanov A., Mishagin V., Rashchenko V., Maslakov I., Shubin E. A 10 mA, steady-state, charge exchange negative ion beam source // AIP Conference Proceedings 30 July 2021. Vol. 2373 (1). P. 040001. https://doi.org/10.1063/5.0057483Shikhovtsev I., Amirov V., Anikeeva K., Davydenko V., Emelev I., Ivanov A., Mishagin V., Rashchenko V., Maslakov I., Shubin E. A 10 mA, steady-state, charge exchange negative ion beam source. AIP Conference Proceedings 30 July 2021, vol. 2373(1), pp. 040001. https://doi.org/10.1063/5.0057483Таскаев С. Ю., Каныгин В. В. Бор-нейтронозахватная терапия. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016.Taskaev Yu. S., Kanygin V. V. Boron-neutron capture therapy. Novosibirsk: Publishing house of the Siberian branch of the RAS, 2016.Shikhovtsev I. et al. Inductive RF drivers for neutral beam injectors at BINP // AIP Conf. Proc. 2018. Vol. 2052. P. 040016.Shikhovtsev I. et al. nductive RF drivers for neutral beam injectors at BINP. AIP Conf. Proc., 2018, vol. 2052, p. 040016.Воинцев В. А., Гаврисенко Д. Ю., Кондаков А. А., Сотников О. З., Финашин Р. А. Исследование высокочастотного генератора плазмы с многосекундной длительностью работы // Сибирский физический журнал. 2022. Т. 17, вып. 3. С. 5-11. doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-3-5-11Vointsev V. A., Gavrisenko D. Yu., Kondakov A. A., Sotnikov O. Z., Finashin R. A. Study of a high-frequency plasma generator with multi-second operation duration. Siberian Physical Journal, 2022, vol. 17(3), pp. 5-11. doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-3-5-11

The authors declare that there are no conflicts of interest present.