RU2484549C2 - Laser-plasma generator of multicharged ions - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: both reflected radiation and its harmonic and a wide spectrum of optical radiation (from infrared to X-ray range) generated in form of a spectrum of coherent electromagnetic oscillations by the laser plasma, are returned to the laser plasma at its initial phase of emission. A region of a target illuminated by the laser is placed at the focal point of the reflected electromagnetic radiation from a metal shield with a polished inner surface with a spherical shape, having an aperture for transporting laser radiation to the target and emitting laser plasma, which is made from metal with a high mass number according to the periodic table of elements, and placed in a flight channel in the region of the target.

EFFECT: high charge state of ions at the output of a laser-plasma generator of multicharged ions.

1 dwg

Description

Изобретение относится к генераторам ионов, предназначенным для ускорителей заряженных частиц.The invention relates to ion generators for charged particle accelerators.

Аналогами изобретения являются лазерные источники ионов [1], [2].Analogs of the invention are laser ion sources [1], [2].

Наиболее близким аналогом, который выбран за прототип, является лазерный источник многозарядных ионов, состоящий из мишени, лазера, пролетного канала, выполненного в виде трубопровода, центральная продольная ось которого совпадает с первоначальным направлением гидродинамического движения потока лазерной плазмы от мишени, системы отбора ионов, металлического экрана, не препятствующего разлету лазерной плазмы, установленного внутри пролетного канала, между областью мишени облучаемой лазером и точками, в которых лазерная плазма начинает касаться боковых стенок пролетного канала, и электрически соединенного с источником электрического напряжения [3].The closest analogue selected for the prototype is a laser source of multiply charged ions, consisting of a target, a laser, a passage channel made in the form of a pipeline, the central longitudinal axis of which coincides with the initial direction of the hydrodynamic motion of the laser plasma stream from the target, the ion extraction system, metal a screen that does not interfere with the expansion of the laser plasma installed inside the passage channel between the target region irradiated by the laser and the points at which the laser plasma begins t touch the side walls of the transit channel, and electrically connected to the source voltage [3].

Недостаток прототипа - малая величина зарядового состояния генерируемых ионов. Что обусловлено малой величиной внутренней энергии лазерной плазмы на начальном этапе ее разлета из-за низкой эффективности возврата в нее энергетических потерь, вызванных отражением ею излучения лазера, и потерь, вызванных наличием собственного характеристического излучения лазерной плазмы.The disadvantage of the prototype is the small charge state of the generated ions. This is due to the small value of the internal energy of the laser plasma at the initial stage of its expansion due to the low efficiency of returning to it the energy losses caused by the reflection of laser radiation and losses caused by the presence of intrinsic characteristic radiation of the laser plasma.

Известно, что наиболее интенсивно процессы ионообразования происходят на начальном этапе разлета лазерной плазмы от мишени, в период действия лазерного излучения, за которое, как правило, характерные размеры первоначального сгустка лазерной плазмы успевают увеличиться всего в несколько раз, затем эти процессы в основном заканчиваются [4]. Величина заряда ионов в такой плазме увеличивается с ростом температуры (среднего значения кинетической энергии диффузионного движения) ее электронов. Температура лазерной плазмы связана с эффективностью использования при ее генерации энергии оптического лазерного излучения и с наличием собственного характеристического электромагнитного излучения такой плазмы. Известно, при облучении мишени, например Со₂-лазером, значительная часть его излучения, до 70%, отражается в окружающее пространство от первичного сгустка лазерной плазмы и примерно 10% диссипирует в виде характеристического электромагнитного излучения самой лазерной плазмы [5]. Реализованный в прототипе способ возврата энергии диссипирующей из области первичной лазерной плазмы в виде электромагнитного излучения путем ее трансформации в электроны и возврата их в эту плазму позволяет возвращать только малую часть энергии этого излучения. Так как эффективность рекуперации γ-квантов в электроны составляет доли процента [6].It is known that the processes of ion formation occur most intensively at the initial stage of the expansion of the laser plasma from the target, during the period of laser radiation, during which, as a rule, the characteristic dimensions of the initial laser plasma bunch have time to increase only several times, then these processes basically end [4 ]. The magnitude of the ion charge in such a plasma increases with increasing temperature (the average value of the kinetic energy of diffusion motion) of its electrons. The temperature of a laser plasma is related to the efficient use of the energy of optical laser radiation during its generation and to the presence of its own characteristic electromagnetic radiation of such a plasma. It is known that upon irradiation of a target, for example, with a ₂ laser, a significant part of its radiation, up to 70%, is reflected into the surrounding space from the primary bunch of the laser plasma and approximately 10% dissipates in the form of characteristic electromagnetic radiation of the laser plasma itself [5]. Implemented in the prototype method of returning energy dissipating from the region of the primary laser plasma in the form of electromagnetic radiation by transforming it into electrons and returning them to this plasma allows you to return only a small fraction of the energy of this radiation. Since the efficiency of the recovery of gamma rays into electrons is a fraction of a percent [6].

Перечисленные факторы уменьшают в прототипе температуру электронов первичной лазерной плазмы и зарядовое состояние генерируемых ионов.These factors reduce the prototype electron temperature of the primary laser plasma and the charge state of the generated ions in the prototype.

Целью изобретения является повышение зарядового состояния ионов на выходе лазерно-плазменного генератора многозарядных ионов.The aim of the invention is to increase the charge state of ions at the output of a laser-plasma generator of multiply charged ions.

Сущность изобретения в том, что достижение поставленной цели обеспечивается возвратом в лазерную плазму на начальном этапе ее разлета как отраженного излучения лазера и его гармоник, так и широкого спектра оптического излучения (от инфракрасного до рентгеновского диапазона), генерируемого в виде спектра когерентных электромагнитных колебаний самой лазерной плазмой.The essence of the invention is that the achievement of this goal is achieved by returning to the laser plasma at the initial stage of its expansion both the reflected radiation of the laser and its harmonics, as well as a wide spectrum of optical radiation (from infrared to x-ray range) generated in the form of a spectrum of coherent electromagnetic oscillations of the laser itself plasma.

Достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что в лазерно-плазменном генераторе многозарядных ионов, состоящем из мишени, лазера, пролетного канала, выполненного в виде трубопровода, центральная продольная ось которого совпадает с первоначальным направлением гидродинамического движения потока лазерной плазмы от мишени, системы отбора ионов, область мишени, облучаемая лазером, помещена в точку фокуса отраженного электромагнитного излучения от металлического экрана с полированной внутренней поверхностью сферической формы, имеющего апертуры для транспортировки лазерного излучения на мишень и разлета лазерной плазмы, выполненного из металла с большим массовым числом согласно периодической системе элементов Д.И.Менделеева и установленного в пролетном канале в области мишени.The achievement of the claimed technical result is ensured by the fact that in a laser-plasma generator of multiply charged ions, consisting of a target, a laser, a passage channel made in the form of a pipeline, the central longitudinal axis of which coincides with the initial direction of the hydrodynamic movement of the laser plasma stream from the target, the ion extraction system, The target area irradiated by the laser is placed at the focal point of the reflected electromagnetic radiation from the metal screen with the polished inner surface of the spheres cal shape having an aperture for the transport of laser radiation to the target and scattering of the laser plasma, made of a metal with a large mass number according to the Mendeleev periodic system of elements and mounted in the transit channel in a target area.

По сравнению с прототипом и аналогами, в которых положительный эффект достигался уменьшением потерь внутренней энергии лазерной плазмы путем возврата этой энергии в виде потока электронов, в данном изобретении в результате использования предложенных элементов конструкции, установленных указанным образом, возникает новое физическое свойство, а именно: та часть энергии оптического излучения лазера, которая ранее терялась в результате отражения от первичной лазерной плазмы, и энергия, уносившаяся из этой плазмы в виде ее характеристического электромагнитного излучения, возвращаются обратно в данную плазму в виде спектра когерентных электромагнитных колебаний. Такой способ увеличивает эффективность возврата диссипировавшей энергии, приводит к росту температуры ее электронной компоненты и способствует увеличению зарядового состояния ионов на выходе предлагаемого изобретения.Compared with the prototype and analogues, in which a positive effect was achieved by reducing the loss of internal energy of the laser plasma by returning this energy in the form of an electron stream, in this invention, as a result of using the proposed structural elements established in this way, a new physical property arises, namely: the part of the laser optical radiation energy that was previously lost as a result of reflection from the primary laser plasma, and the energy carried away from this plasma in the form of its characteristic one electromagnetic radiation sent back in a plasma in the form of the spectrum of coherent electromagnetic oscillations. This method increases the efficiency of the return of dissipated energy, leads to an increase in the temperature of its electronic component and helps to increase the charge state of the ions at the output of the invention.

Известны технические решения, в которых изменение параметров ионов в лазерной плазме и их заряда на выходе лазерных источников ионов достигалось рекуперацией энергии, уносимой из этой плазмы заряженными частицами [7], или путем увеличения мощности лазерного излучения на мишени [8]. Но фактов возврата в область первичной лазерной плазмы энергии, ранее диссипировавшей из нее в виде электромагнитного излучения самой плазмы и отраженного излучения лазера, именно в виде электромагнитного излучения на уровне существующей техники не обнаружено.Technical solutions are known in which the change in the parameters of the ions in the laser plasma and their charge at the output of the laser ion sources was achieved by recovering the energy carried away from the plasma by charged particles [7], or by increasing the laser radiation power on the target [8]. But the facts of the return to the region of the primary laser plasma of energy that had previously been dissipated from it in the form of electromagnetic radiation of the plasma itself and reflected laser radiation, namely in the form of electromagnetic radiation at the level of existing technology, were not found.

Анализ отличительных существенных признаков и проявленных благодаря им свойств, связанных с достижением положительного технического результата. А именно: возникновение нового физического свойства, приводящего к увеличению зарядового состояния ионов на выходе лазерно-плазменного генератора многозарядных ионов, позволяет считать, что заявленное техническое решение соответствует критерию изобретения.Analysis of the distinctive essential features and the properties manifested due to them, associated with the achievement of a positive technical result. Namely: the emergence of a new physical property, leading to an increase in the charge state of ions at the output of a laser-plasma generator of multiply charged ions, suggests that the claimed technical solution meets the criteria of the invention.

Лазерно-плазменный генератор многозарядных ионов, показанный на рис.1, состоит из: мишени 1, лазера 2, пролетного канала 3, в котором, разлетаясь, дрейфует лазерная плазма, системы отбора ионов 4 и металлического экрана 5, внутренняя сферическая поверхность которого, отполированная до зеркального блеска, и отражает падающее на него электромагнитное излучение в точку фокуса F, в которую помещена область мишени, облучаемая лазером. Известно, что точкой фокуса отражающего экрана выполненного, например, в виде сферической поверхности с постоянным радиусом, является геометрический центр этой сферы. Как показано на данном рисунке, металлический экран 5 имеет апертуры как для пропускания (транспортировки) к мишени луча лазера, так и для выхода из внутренней области данного экрана лазерной плазмы. Диффундируя в процессе разлета через эту апертуру, лазерная плазма, пролетев через пролетный канал, попадает в систему отбора ионов 4, выполненную широко известными способами, которая экстрагирует из нее ионы и обеспечивает требуемые характеристики ионного пучка на выходе лазерно-плазменного генератора многозарядных ионов.The laser-plasma generator of multiply charged ions, shown in Fig. 1, consists of: target 1, laser 2, passage channel 3, in which, when flying, the laser plasma drifts, the ion selection system 4 and the metal screen 5, the inner spherical surface of which is polished to a specular sheen, and reflects the electromagnetic radiation incident on it at the focal point F, in which the target region irradiated by the laser is placed. It is known that the focal point of a reflecting screen made, for example, in the form of a spherical surface with a constant radius, is the geometric center of this sphere. As shown in this figure, the metal screen 5 has apertures both for transmitting (transporting) the laser beam to the target and for exiting the inner region of this laser plasma screen. Diffusing during the expansion through this aperture, the laser plasma, flying through the passage channel, enters the ion selection system 4, made by well-known methods, which extracts ions from it and provides the required characteristics of the ion beam at the output of the laser-plasma generator of multiply charged ions.

Покажем особенности работы данного изобретения на примере, в котором для инициации лазерной плазмы применяются Со₂-лазеры, работающие в импульсно-периодическом режиме с длиной волны 1,06-10,6 мкм (область инфракрасного оптического излучения) и создающие плотность мощности такого излучения на мишени 10¹¹-10¹³ Вт/см². Луч такого лазера 2, пройдя через апертуру транспортировки лазерного излучения в экране 5, попадает на мишень 1. В результате испарения и ионизации материала мишени в этом месте образуется сгусток первичной лазерной плазмы, которая в данной области термодинамически неравновесна, имеет характерные размеры, порядка долей миллиметра, плотность частиц ~10¹⁹-10²¹ см^-3 и температуру электронов до 500 эВ [4], [8]. Такая плазма сама является источником характеристического электромагнитного излучения, наибольшая интенсивность спектральных линий которого сосредоточена в области энергий от 0,1 до 500 эВ. Верхняя граница данного диапазона соответствует частотам рентгеновского излучения.We show the features of the operation of the present invention by an example in which Co ₂ lasers are used to initiate a laser plasma, operating in a pulse-periodic mode with a wavelength of 1.06-10.6 μm (infrared optical radiation region) and creating a power density of such radiation at target 10 ¹¹ -10 ¹³ W / cm ² . The beam of such a laser 2, passing through the aperture of transportation of laser radiation in the screen 5, hits the target 1. As a result of evaporation and ionization of the target material, a bunch of the primary laser plasma is formed in this place, which is thermodynamically nonequilibrium in this region, has characteristic dimensions of the order of a millimeter , the particle density is ~ 10 ¹⁹ -10 ²¹ cm ^-3 and the electron temperature is up to 500 eV [4], [8]. Such a plasma itself is a source of characteristic electromagnetic radiation, the highest intensity of the spectral lines of which is concentrated in the energy range from 0.1 to 500 eV. The upper limit of this range corresponds to the frequencies of x-ray radiation.

Известно, что степень ионизации тяжелой компоненты лазерной плазмы увеличивается с ростом температуры ее электронов. Величина этой температуры зависит как от доли энергии излучения лазера, потраченной на образование и нагрев лазерной плазмы, так и от энергетических потерь сгустка первичной лазерной плазмы в результате диссипации из него энергии в виде характеристического электромагнитного излучения самой лазерной плазмы.It is known that the degree of ionization of the heavy component of a laser plasma increases with increasing temperature of its electrons. The value of this temperature depends both on the fraction of the laser radiation energy spent on the formation and heating of the laser plasma, and on the energy loss of a bunch of the primary laser plasma as a result of dissipation of energy from it in the form of characteristic electromagnetic radiation of the laser plasma itself.

Металлический экран 5 в предлагаемом изобретении предназначен для возврата в область сгустка первичной лазерной плазмы на мишени 1, оптического излучения как самой лазерной плазмы, так и отражаемого ею излучения лазера. Длины волн излучений лазера и лазерной плазмы охватывают широкий спектр частот, простирающийся от инфракрасного до мягкого рентгеновского излучения, и для их эффективного отражения требуется зеркало с особыми свойствами.The metal screen 5 in the present invention is intended to return to the clot region of the primary laser plasma on the target 1, the optical radiation of both the laser plasma itself and the laser radiation reflected by it. The wavelengths of the radiation from the laser and laser plasma cover a wide spectrum of frequencies, extending from infrared to soft X-rays, and for their effective reflection, a mirror with special properties is required.

Известно, что при падении электромагнитной волны на вещество ее электрическая составляющая вызывает колебания в атомах и молекулах вещества. Для упомянутых выше диапазонов излучения за изменением электромагнитного поля успевают следовать только электроны, как свободные, так и электроны атомов. Наиболее сильно действие электромагнитной волны проявляется, если ее частота близка к частоте колебаний электронов в атомах. Электроны, переходя в режим вынужденных колебаний, сами начинают излучать вторичные электромагнитные волны. Вторичные электромагнитные волны когерентны и могут интерферировать с первичной электромагнитной волной. Если электромагнитная волна, являющаяся суперпозицией первичной и вторичной электромагнитных волн, распространяется в той же среде, откуда пришла первичная волна, она называется отраженной волной, в противном случае - преломленной волной.It is known that when an electromagnetic wave falls on a substance, its electric component causes oscillations in the atoms and molecules of the substance. For the above radiation ranges, only electrons, both free and electrons of atoms, have time to follow the change in the electromagnetic field. The action of an electromagnetic wave is most pronounced if its frequency is close to the frequency of oscillations of electrons in atoms. Electrons, passing into the mode of forced oscillations, themselves begin to emit secondary electromagnetic waves. Secondary electromagnetic waves are coherent and can interfere with the primary electromagnetic wave. If an electromagnetic wave, which is a superposition of primary and secondary electromagnetic waves, propagates in the same medium from which the primary wave came, it is called a reflected wave, otherwise - a refracted wave.

Известно, что частота f (МГц) падающей на вещество электромагнитной волны и критическая плотность электронов в нем n_{e_kr} (см^-3), при которой вся энергия этой волны трансформируется в отраженную волну, связаны соотношением из [9].It is known that the frequency f (MHz) of an electromagnetic wave incident on a substance and the critical electron density in it n _{e_kr} (cm ^-3 ), at which all the energy of this wave is transformed into a reflected wave, are related by the relation from [9].

$$n_{e\_kr}=C_1\cdot {10}^4\cdot f^2\text{ (1)}$$

, $$n_{e\_kr}=C_{\mathrm{one}}\cdot {10}^{\mathrm{four}}\cdot f^2\text{(one)}$$

,

где C₁ - постоянная, зависящая от свойства вещества. Для рассматриваемого диапазона инфракрасная - рентгеновская области оценить величину критической плотности электронов в экране, при которой происходит полное отражение энергии падающей волны, можно, пользуясь формулами из [10]. Выражением, связывающим длину волны λ электромагнитного излучения с его энергией W,where C ₁ is a constant depending on the properties of the substance. For the infrared - X-ray range under consideration, it is possible to estimate the critical electron density in the screen at which the incident wave energy is completely reflected, using the formulas from [10]. An expression relating the wavelength λ of electromagnetic radiation with its energy W,

$$\lambda =h\cdot c/W\text{ (2)}$$

, $$\lambda =h\cdot c/W\text{(2)}$$

,

где: h - постоянная Планка, с - скорость света в вакууме. И формулой, позволяющей оценить плотность электронов Ne в веществеwhere: h is the Planck constant, c is the speed of light in vacuum. And a formula that allows you to estimate the electron density Ne in a substance

$$Ne=Na\cdot \frac{\rho }{m}\text{ (3)}$$

, $$Ne=Na\cdot \frac{\rho }{m}\text{(3)}$$

,

где: Na - число Авогадро, ρ - удельная плотность вещества, m - его массовое число в периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Оценки, проведенные с применением (1) и (2), показывают: для рассматриваемого диапазона частот лазерного и плазменного излучений величина критической плотности электронов лежит в интервале 10¹⁹-10²⁵ см^-3. Такая плотность характерна для металлов.where: Na is the Avogadro number, ρ is the specific gravity of the substance, m is its mass number in the periodic system of D.I. Mendeleev's elements. Estimates made using (1) and (2) show that, for the frequency range of the laser and plasma radiations under consideration, the critical electron density lies in the range 10 ¹⁹ -10 ²⁵ cm ^-3 . This density is characteristic of metals.

Очевидно, что для получения максимальной энергии в отраженной волне необходимо обеспечить минимальную глубину проникновения падающей волны в вещество. Т.е. материал зеркала должен обладать большой удельной плотностью электронов. В противном случае часть энергии падающей волны будет рассеиваться и поглощаться веществом в виде преломленных волн.Obviously, to obtain maximum energy in the reflected wave, it is necessary to ensure the minimum penetration depth of the incident wave into the substance. Those. the material of the mirror should have a high specific density of electrons. Otherwise, part of the energy of the incident wave will be scattered and absorbed by the substance in the form of refracted waves.

Обеспечить высокую степень отражения рассеянного первичной лазерной плазмой излучения Со₂-лазера (лежащего в инфракрасном диапазоне) можно, изготовив экран 5 из легких металлов, например Al, плотность электронов в котором согласно (3) составляет ~10²³ см^-3. Для эффективного отражения более высокоэнергетической части спектра, присущего излучению самой лазерной плазмы, требуются более тяжелые металлы, ядра которых имеют большое число электронных оболочек с большим количеством электронов и характеризуются широким спектром частот собственных колебаний электронов. Из приведенных оценок следует, что для эффективного отражения электромагнитных излучений как лазера, так и лазерной плазмы, экран 5 целесообразно изготавливать из металлов с наиболее высокой удельной плотностью. Такие металлы в периодической системе элементов Д.И.Менделеева имеют большие массовые числа. Например, U (уран) с массовым числом 238, плотность электронов в котором согласно (3) ~10²⁵ см^-3.A high degree of reflection of the radiation of a Co ₂ laser scattered by the primary laser plasma (lying in the infrared range) can be achieved by manufacturing a screen 5 of light metals, for example, Al, the electron density in which, according to (3), is ~ 10 ²³ cm ^-3 . Effective reflection of the higher-energy part of the spectrum inherent in the radiation of the laser plasma itself requires heavier metals, the nuclei of which have a large number of electron shells with a large number of electrons and are characterized by a wide spectrum of natural frequencies of electrons. From the above estimates, it follows that for the effective reflection of electromagnetic radiation of both a laser and a laser plasma, it is advisable to produce the screen 5 from metals with the highest specific density. Such metals in the periodic system of D.I. Mendeleev's elements have large mass numbers. For example, U (uranium) with a mass number of 238, the electron density in which, according to (3), is ~ 10 ²⁵ cm ^-3 .

Известно, что углы падающей на поверхность и отраженной от этой поверхности волн равны [10]. При сферической форме отражающей поверхности металлического экрана 5, имеющей одинаковый радиус, падающая волна будет всегда перпендикулярна ее поверхности. Это позволяет фокусировать отраженные электромагнитные волны обратно в точку их испускания, которая в данном случае расположена в точке фокуса F, в геометрическом центре сферы, где в предлагаемом изобретении находится облучаемая лазером область мишени.It is known that the angles of waves incident on the surface and reflected from this surface are equal [10]. With the spherical shape of the reflective surface of the metal screen 5 having the same radius, the incident wave will always be perpendicular to its surface. This allows you to focus the reflected electromagnetic waves back to the point of their emission, which in this case is located at the focal point F, in the geometric center of the sphere, where in the present invention is the laser irradiated region of the target.

Полировка внутренней поверхности металлического экрана 5 позволяет уменьшить угол рассеяния на ее микронеровностях падающей электромагнитной волны. Это способствует более эффективному использованию отраженного электромагнитного излучения для нагрева лазерной плазмы на мишени, росту температуры электронов в лазерной плазме и увеличению зарядового состояния ионов на выходе лазерно-плазменного генератора многозарядных ионов.Polishing the inner surface of the metal screen 5 allows you to reduce the angle of scattering on its microroughness of the incident electromagnetic wave. This contributes to a more efficient use of reflected electromagnetic radiation for heating a laser plasma on a target, an increase in the temperature of electrons in a laser plasma, and an increase in the charge state of ions at the output of a laser-plasma generator of multiply charged ions.

Данное изобретение отличается простотой исполнения. В нем повышена эффективность ионизации материала мишени, увеличен рабочий ресурс установки, уменьшено потребление электроэнергии. Лазерно-плазменный генератор многозарядных ионов может использоваться в ускорителях заряженных частиц, например в ускорительно-накопительном комплексе ИТЭФ-ТВН.This invention is notable for its simplicity. It increased the efficiency of ionization of the target material, increased the working life of the installation, reduced energy consumption. The laser-plasma generator of multiply charged ions can be used in charged particle accelerators, for example, in the accelerator-storage complex ITEP-TVN.

ЛитератураLiterature

1. Б.К.Кондратьев, В.И.Турчин. Лазерный источник ионов. Патент на изобретение РФ №2206140 от 10.06.03 г.1. B.K. Kondratiev, V.I. Turchin. Laser ion source. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2206140 dated 06/10/03

2. A.Н.Балабаев, Ю.А.Сатов, С.М.Савин и др. Лазерный источник ионов высокой зарядности. Патент на изобретение №2377687 от 27.12.2009 г.2. A.N. Balabaev, Yu.A. Satov, S. M. Savin and others. Laser source of ions of high charge. Patent for invention No. 2377687 dated December 27, 2009

3. А.В.Турчин, В.И.Турчин. Лазерный источник многозарядных ионов. Патент на изобретение №2390068 от 20.05.2010 г.3. A.V. Turchin, V.I. Turchin. Laser source of multiply charged ions. Patent for invention No. 2390068 dated 05/20/2010.

4. Ю.П.Козырев, Б.Ю.Шарков. Введение в физику лазерной плазмы. Учебное пособие, М.: МИФИ, ч.1. С.22. 1980.4. Yu.P. Kozyrev, B.Yu. Sharkov. Introduction to laser plasma physics. Textbook, M.: MEPhI, part 1. S.22. 1980.

5. R.L.Carlson, J.P.Carpenter, D.E.Casperson et al. Helios: A 15TW Carbon Dioxide Laser-Fusion Facility. IEEE Journ. Of Quantum Electronics, 1981, QE-17, #9, 1662-1678.5. R. L. Carlson, J. P. Carpenter, D. E. Casperson et al. Helios: A 15TW Carbon Dioxide Laser-Fusion Facility. IEEE Journ. Of Quantum Electronics, 1981, QE-17, # 9, 1662-1678.

6. Э.Д.Лозанокий, О.Б.Фирсов. Теория искры. М.: Атомиздат. С.122. 1975 г.6. E. D. Lozanoky, O.B. Firsov. Spark theory. M .: Atomizdat. S.122. 1975

7. Б.К.Кондратьев, А.В.Турчин, В.И.Турчин. Лазерный источник ионов с мультипольным магнитным полем. Патент на изобретение №2378735 от 10.01.2010 г.7. B.K. Kondratiev, A.V. Turchin, V.I. Turchin. Laser ion source with a multipole magnetic field. Patent for invention No. 2378735 dated January 10, 2010.

8. Я.Браун, Р.Келлер. А.Холмс и др. Физика и технология источников ионов. М.: Мир. С.323-335, 458-464. 1998.8. J. Brown, R. Keller. A. Holmes et al. Physics and technology of ion sources. M .: World. S.323-335, 458-464. 1998.

9. Ю.П.Райзер. Физика газового разряда. М. Наука. С.130-131, 196. 1987.9. Yu.P. Riser. Physics of gas discharge. M. Science. S.130-131, 196. 1987.

10. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. Справочник по физике. М.: Физ-мат. литература. С.568-588. 1963.10. B.M. Yavorsky, A.A. Detlaf. Handbook of Physics. M .: Fiz. literature. S.568-588. 1963.

Claims (1)

Лазерно-плазменный генератор многозарядных ионов, состоящий из мишени, лазера, пролетного канала, выполненного в виде трубопровода, центральная продольная ось которого совпадает с первоначальным направлением гидродинамического движения потока лазерной плазмы от мишени, системы отбора ионов, отличающийся тем, что область мишени, облучаемая лазером, помещена в точку фокуса отраженного электромагнитного излучения от металлического экрана с полированной внутренней поверхностью сферической формы, имеющего апертуры для транспортировки лазерного излучения на мишень и разлета лазерной плазмы, выполненного из металла с большим массовым числом, согласно периодической системе элементов Д.И.Менделеева, и установленного в пролетном канале в области мишени. Laser-plasma generator of multiply charged ions, consisting of a target, a laser, a passage channel made in the form of a pipeline, the central longitudinal axis of which coincides with the initial direction of the hydrodynamic motion of the laser plasma flow from the target, the ion extraction system, characterized in that the region of the target irradiated by the laser placed at the focal point of reflected electromagnetic radiation from a metal screen with a polished inner surface of a spherical shape having apertures for transportation azernogo radiation onto the target and scattering of the laser plasma, made of a metal with a large mass number, according to the Mendeleev periodic system of elements, and installed in the transit channel in a target area.