Потоки вещества из области разряда вакуумной искры

• Автор: Земченкова, Надежда Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1 Обзор литературы. Постановка задачи

1.1 Разряд вакуумной искры. Общая характеристика

1.2 Экспериментальные исследования разряда вакуумной искры

1.2.1 Динамика плазменного канала разряда вакуумной искры

1.2.2 Корпускулярные потоки из разряда вакуумной искры

1.3 Теоретические представления о процессе микропинчевания

и ускорительных механизмах в плазме микропинчевых разрядов

1.3.1 Модель радиационного коллапса

1.3.2 Ускорительные механизмы в плазме микропинчевых

разрядов
1.4 Слаботочные разряды вакуумной искры
1.4.1 Исследование корпускулярных потоков из области слаботочных1 разрядов вакуумной искры............:.............................34 .
1.4.2 Механизм формирования микропинчевой структуры !
в слаботочном вакуумном разряде
1.5 Постановка задачи
Глава 2 Описание плазменного источника и средств диагностики
2.1 Экспериментальная плазменная установка типа * 4 ,
вакуумной искры
2.1.1 Вакуумная часть
2.1.2 Описание электроразрядного устройства
2.1.3 Электрическая схема питания электроразрядного устройства
2.2 Средства диагностики плазменного объекта
2.2.1 Средства контроля режимов горения разряда
2.2.2 Средства визуализации процессов в межэлектродном промежутке
2.2.3 Средства регистрации корпускулярных потоков из области разряда вакуумной искры
Глава 3 Экспериментальные результаты

3.1 Особенности конструкции электродной системы, использованной
в экспериментах
3.2 Результаты контроля режимов горения разряда
3.3 Результаты регистрации пространственной структуры и динамики плазмы в разряде вакуумной искры
3.4 Результаты регистрации корпускулярной эмиссии из области
разряда вакуумной искры
Глава 4 Обсуждение экспериментальных результатов
4.1 Влияние конструкции электродной системы на режимы горения разряда вакуумной искры
4.2 Динамика плазмы в межэлектродном промежутке разряда вакуумной искры
4.3 Особенности корпускулярной эмиссии из области разряда вакуумной искры
4.4 Возможность использования разряда вакуумной искры в качестве эмиттера ионов для создания импульсного источника ионов
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Импульсные электрические разряды, в которых реализуется режим ми-кропинчевания, уже достаточно длительное время являются предметом интенсивных исследований. Актуальность исследования микропинчевых разрядов обусловлена широким кругом научно-прикладных задач, от осуществления управляемого термоядерного синтеза (УТС) до разработки селективных источников коротковолнового линейчатого излучения, для решения которых необходимо использование высокотемпературной плотной плазмы [1 — 3].
Микропинчевание является результатом развития перетяжечных неустойчивостей в условиях сильных радиационных потерь в линейчатом излучении многозарядных ионов тяжелых элементов [4]. Финальная стадия режима микро-пинчевания завершается образованием уникального по своей природе плазменного объекта, отличающегося помимо чрезвычайно малых размеров рекордными значениями плотности и температуры, называемого микропинчем. Как оказалось, явление микропинчевания имеет достаточно общий характер и обнаруживает себя в различного рода аксиальных разрядах, таких как: взрывающиеся проволочки [5, 6], нецилиндрический г-пинч или плазменный фокус [7, 8], низкоиндуктивная вакуумная искра [9, 10], г-пинч с импульсной инжекцией газа [11, 12]. Микропинчевание является не результатом изобретения или теоретического предсказания, а скорее открытием [13]. Основные усилия исследователей, связанные с изучением явления микропинчевания, направлены на выяснение причин того, почему достигаются столь высокие параметры плазмы, тогда как в других областях УТС ученые работают над тем, каким способом можно достичь необходимого уровня параметров плазмы [14].
Предметом изучения в данной работе является плазма разряда вакуумной искры (ВИ). В ряде литературных источников встречается термин НВИ - низкоиндуктивная вакуумная искра, или МВИ - малоиндуктивная вакуумная искра.
Плазмообразующим элементом в разряде ВИ является материал эродирующих электродов (железо). В плазме ВИ режим микропинчевания осуществляется при величине тока разряда, превышающем критическое значение, определяемое балансом между потерями энергии на излучение и джоулевым
поджигающего электрода на катод. Характер и параметры разряда контролировались напряжением (40 - 1000 В), до которого заряжался емкостной накопитель энергии.
Энергетический и массовый состав ионной компоненты плазменной струи анализировался времяпролетным методом с использованием одноканального электростатического анализатора типа «плоский конденсатор». В качестве регистратора ионов на выходе анализатора располагалась микроканальная пластина с усилителем. Временное разрешение регистрирующего тракта было не хуже 20 не. Анализатор позволял регистрировать ионы с энергиями не более 20 кэВ. На осциллограммах, полученных с выхода анализатора, помимо ионов примесей (Н+, С+, 14+, СУ7), регистрировались сигналы, источником которых являлись ионы материала катода (Си+, Си2+) с энергиями в диапазоне значений 0.03 — 17 кэВ. Для ионов максимальных энергий длительность сигналов-была близка к временному разрешению аппаратуры. С уменьшением энергии ионов длительность сигналов возрастала. По мнению авторов, это означает, что эффективное ускорение ионов происходит за времена, малые по сравнению с длительностью разряда. Времяпролетный анализ показал, что наиболее эффективное ускорение ионов происходит в начальной стадии разряда, когда скорость нарастания тока максимальна. Кроме того, ускоренные ионы Си+ характеризуются широким энергетическим спектром, причем ширина спектра и средняя энергия ионов растут с увеличением напряжения, до которого заряжался емкостной накопитель.
Работа [92] посвящена исследованию области ускорения ионов в катодной струе импульсного вакуумного разряда при условиях, когда реализуется «аномальный» ускорительный механизм. Эксперимент проводился на установке, описанной в [91]. Энергетический и массовый состав ионов плазменной струи анализировался времяпролетным методом с использованием одноканального электростатического анализатора типа «плоский конденсатор», расположенного за анодом на оси разряда. Средняя энергия ионов меди Си+ определялась по энергетическому спектру частиц, измеренному за серию «выстрелов» при неизменном значении напряжения на емкостном накопителе. Для исследования области ускорения ионов средняя энергия ускоренных частиц определя-