Диагностика процессов в микропинче с помощью рентгеновских методов исследования высокотемпературной плазмы

• Автор: Ли Саньвэй
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Природа рентгеновского излучения

1.2. Рентгеновское излучение плотной высокотемпературной плазмы

1.3. Физические процессы при прохождении рентгеновского излучения через слой вещества

1.4. Методы регистрации рентгеновского излучения

1.5. Состояние экспериментальных исследований спектров рентгеновского излучения лазерной плазмы
1.6. Экспериментальные результаты исследований микропинчевых разрядов типа низкоиндуктивной вакуумной искры

1.7. Постановка задач

Глава 2. Экспериментальное исследование спектров рентгеновского излучения лазерной плазмы на установках «ХШССиАИС» и «8НЕ№иА№»

2.1. Методы экспериментального исследования

2.1.1. Экспериментальная установка

2.1.2. Кристаллический спектрограф с пространственным разрешением
2.1.3. Десятиканальный спектрометрический комплекс (1+100 кэВ)
2.2. Методы обработки
2.3. Результаты экспериментов
2.3.1. Пространственное распределение электронной температуры лазерной плазмы
2.3.2. Непрерывные спектры рентгеновского излучения лазерной плазмы

2.4. Обсуждение результатов экспериментов
2.5. Выводы
Глава 3. Диагностика микропинчевого разряда на установке «Зона-2»
3.1. Микропинчевая установка «Зона-2» и ее модернизация
3.2. Микропинчевая установка «ПФМ-72»
3.3. Средства и методы диагностики
3.4. Экспериментальные результаты
3.4.1. Электротехнические измерения
3.4.2. Обскурограммы области разряда
3.4.3. Измерение электронной температуры плазмы микропинчевого разряда по ослаблению потока рентгеновского излучения в фотоэмульсии
3.4.4. Измерение рентгеновского спектра на установке «Зона-2»
3.4.5. Влияние положения триггеров на локализацию источников рентгеновского излучения
3.4.6. Исследование энергетического состава рентгеновского излучения с разрешением во времени
3.4.7. Теневое фотографирование и исследование динамики собственного свечения плазмы микропинчевого разряда
3.4.8. Модификация структуры поверхности электродов импульсного сильноточного микропинчевого разряда
3.5. Обсуждение результатов экспериментов
3.6. Выводы
Заключение
Список литературы

Термоядерные исследования были начаты в 1950-х годах с создания линейного Z-пинча. За прошедшее время было создано большое число установок, в которых нагрев плазмы осуществляется за счет пинчевания в сильноточных разрядах ( Z-пинч, 0-пинч, х-пинч, плазменный фокус, микропинч), при воздействии мощного лазерного излучения и сильноточных пучков заряженных частиц на мишени и т.д. Значительные усилия ученых развитых стран мира пока не привели к созданию термоядерного реактора, но результатом этих работ явилось создание новых прикладных направлений исследований плотной плазмы, образующейся в таких установках.
В целом ряде прикладных научно-технических задач плазма уже нашла свое применение и представляется весьма перспективной при ее дальнейшем использовании в качестве мощного источника: нейтронов с энергиями 2,45 МэВ {d-d реакция) и 14 МэВ {d-t реакция); многозарядных ионов для ядерно-физического эксперимента [1]; электромагнитных излучений сверхвысокочастотного, инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов для практического применения в науке, технике и промышленности [2-7]; пучков быстрых электронов и ионов с токами ~ 106 А при энергиях частиц от сотен килоэлектронвольт до нескольких мегаэлектронвольт.
В последние годы многими научными центрами активно проводятся исследования собственного излучения веществ различного элементного состава под воздействием мощных лазерных импульсов и в сильноточных разрядах. Диагностика плотной высокотемпературной плазмы традиционно делится на активную (просвечивание излучением внешних источников) и пассивную (по собственному излучению плазмы). Конечной целью диагностики плазмы, как правило, является проверка или построение физической (и математической) модели плазмообразующей среды.

совокупности выделенных достаточно узких энергетических интервалов, квантами с энергиями большими /^-краевой энергии фильтра за пределами окна пропускания фильтров можно пренебречь. Для спектрального участка с энергией рентгеновского излучения НЛ > 10 кэВ, с ростом энергии квантов число квантов падает медленно и поэтому вкладом рентгеновского излучения с высокой энергией нельзя пренебречь. Можно было бы устранить вклад высокоэнергического хвоста функции отклика каждого канала путем математических методов, но точность полученного спектра рентгеновского излучения будет невысокой. В таком случае можно воспользоваться методом фильтр-флуоресценции.
Функциональная схема метода фильтр-флуоресценции представлена на
рис.5.
ЕрЕр Е а

ЕрМр Е Ер Ер Е д е
Рис. 5 Функциональная схема метода фильтр-флуоресценции, а — спектр излучения из плазмы, б — кривая коэффициента пропускания первого фильтра, в - спектр излучения, прошедшего сквозь первый фильтр, г - массовые коэффициенты ослабления флуоресцентного эмиттера, д - спектр фильтр-флуоресценции, е - спектр фильтр-флуоресценции, прошедшего сквозь второй фильтр.
Методу фильтр-флуоресценции требуется ОДНО условие Ер > Ер. Здесь Ер - ^"-краевая энергия первого поглощающего фильтра, Ер - /Г-краевая энергия флуоресцентного эмиттера, т.е. атомный номер первого фильтра больше атомного номера флуоресцентного эмиттера в каждом канале, обычно их разность составляла единица. При взаимодействии прошедшего