Создание, исследование и применение источников рентгеновского излучения на основе Х-пинчей для проекционной рентгенографии и абсорбционной спектроскопии плазменных объектов

• Автор: Шелковенко, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 311 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Методы рентгенографии и источники рентгеновского излучения.
1.1. Методы рентгенографии.
1.1.1. Контактный способ получения рентгеновского изображения с высоким пространственным разрешением.
1.1.2. Метод проекционной рентгенографии.
1.2. Источники излучения для проекционной рентгенографии.
1.2.1. Горячие точки в «вакуумной искре» и других пинчах.
1.2.2. Рентгеновские трубки.
1.2.3. Синхротронное излучение.
1.3. Применение метода фазового контраста в рентгенографии.
1.4. Создание точечного источника излучения на основе обскур
и лазерной плазмы.
ГЛАВА 2. Характеристики Х-пинча как источника излучения для рентгенографии.
2.1. Сильноточные генераторы, используемые в экспериментах.
2.2. Метод проекционной рентгенографии на основе Х-пинчей.
2.3. Пространственная структура и размер излучающей области Х-пинчей.
2.3.1. Структура и размер источника в области вакуумного ультрафиолета (ВУФ) и мягкого рентгеновского излучения с энергией квантов до 1 кэВ.
2.3.2. Структура и размер источника в области рентгеновского излучения с энергией квантов до 10 кэВ.
2.3.3. Исследование пространственной структуры и размера источника излучения методом проекционной рентгенографии.
2.4. Яркость источника излучения.
2.4.1. Пространственная направленность излучения.
2.4.2. Длительность вспышки излучения, измеренная при
помощи алмазных фотодетекторов (ФПД).
2.4.3. Длительность вспышки излучения, измеренная при помощи

рентгеновского хронографа с высоким временным разрешением.
2.4.4. Энергетические характеристики источника излучения.
2.5. Спектрально-пространственные характеристики источников излучения в Х-пинче.
ГЛАВА 3. Создание многокадровой системы проекционной рентгенографии на основе горячей точки Х-пинча.
3.1. Параллельные X пинчи в сильноточном диоде.
3.1.1. Два и три в Х-пинча диоде на установке ХР.
3.1.2. Измерения временных характеристик излучения горячих точек в экспериментах с параллельными Х-пинчами в сильноточном диоде.
3.1.3. Два многопроволочных Х-пинча в диоде установки COBRA.
3.1.4. Параллельно-последовательные Х-пинчи на
установке COBRA.
3.2. Параллельные Х-пинчи в цепи обратного тока.
3.2.1. Два Х-пинча в цепи обратного тока на установке ХР.
3.2.2. Один и два Х-пинча в цепи обратного тока
на установке MAGPIE.
3.2.3. Два Х-пинча в цепи обратного тока на установке COBRA.
3.2.4. Пятикадровая система STAR на установке COBRA.
ГЛАВА 4. Новые направления развития Х-пинчей и сильноточных генераторов.
4.1. Кассетные Х-пинчи.
4.2. Симметричные многослойные Х-пинчи с мегаамперным током.
4.2.1 Симметричные многослойные Х-пинчи в качестве основной нагрузки
генератора COBRA.
4.2.2 Два симметричных многослойных Х-пинча в диоде с мегаамперным током.
4.3. Гибридный Х-пинч.
4.3.1. Конструкция гибридного Х-пинча и диагностики, используемые для его исследования.
4.3.2. Использование гибридного Х-пинча в качестве основной нагрузки для проекционной рентгенографии.

4.3.3. Применение гибридного Х-пинча в качестве источника излучения в разных схемах проекционной рентгенографии плазменных объектов.
4.4. Источник субнаносекундных импульсов мягкого рентгеновского излучения на основе X- пинча и малогабаритного генератора тока.
4.4.1. Источник МРИ для проекционной рентгенографии на основе Х-пинчей на генераторе МИНИ.
4.4.2. Гибридные Х-пинчи на генераторе МИНИ.
4.5. Параметры масштабирования для оптимизации Х-пинчей.
ГЛАВА 5. Исследования динамики взрыва и измерение параметров плазмы одиночных проволочек и малопроволочных линейных сборок при помощи проекционной рентгенографии и рентгеновской абсорбционной спектроскопии.
5.1. Образование, структура и разлёт керна и короны при взрыве одиночных проволочек и линейных сборок при токах до 100 кА на проволочку.
5.2. Метод измерения плотности материала взорванных проволочек.
5.2.1. Описание метода и анализ.
5.2.2 Результаты измерения плотности плазмы короны для одиночных проволочек и линейных сборок с током выше 50 кА на проволочку.
5.3. Образование и структура керна при взрыве одиночных проволочек при токах от 1 до 10 кА.
5.4. Использование непрерывного излучения ГТ Х-пинчей в качестве зондирующего излучения для рентгеновской абсорбционной спектроскопии (РАС) плазмы взорванных проволочек.
5.4.1. РАС со сферическим кристаллом кварца.
5.4.2. РАС с плоским кристаллом КАР.
ГЛАВА 6. Рентгенографические исследования в цилиндрических проволочных сборках.
6.1. Результаты рентгенографических исследований на установке MAGPIE.
6.2. Результаты рентгенографических исследований цилиндрических проволочных сборок на установках ХР и COBRA.

внимательном рассмотрении изображения видно, что один из источников также состоит из трех, сдвинутых друг относительно друга в осевом направлении (Рис.2.2.46). На рентгенограмме изображения взорванных проволочек (Рис. 2.2.4 в-г) видно, что в радиальном направлении два из трех близких источника излучения дали два почти пересекающихся изображения с высоким пространственным разрешением (Рис. 2.2.4д) и одно изображение от одиночного источника.
2.3 Пространственная структура и размер излучающей области Х-пинчей
Исследования пространственной структуры Х-пинчей продолжалось в течение многих лет, начиная с 1981 года, когда такая конфигурация была предложена [7]. В течение этих лет также совершенствовались методы исследования и применяемые диагностики. Совершенствованию диагностик способствовала настоятельная необходимость в улучшении их пространственного разрешения, светосилы, энергетического диапазона и других параметров, в основном, конечно, разрешения.
Отметим, что специальной главы с описанием используемых в экспериментах диагностик мы вводить не будем, а их краткое описание будет приведено в соответствующих разделах, посвященных пространственным или временным характеристикам источника. К тому же подробное описание большей части диагностик дано в [6]. Основные диагностики, используемые в экспериментах по исследованию пространственной структуры источника излучения, и их параметры представлены в Таблице 2.1 в хронологическом порядке их применения для исследования Х-пинчей. В таблице также представлены ссылки на статьи автора диссертации с соавторами, где подробно описаны характеристики диагностик и их применение для исследования пространственной структуры Х-пинчей и измерения размера горячих точек.
Все исследования пространственных параметров Х-пинчей, ведущиеся на протяжении более чем 25 лет, на всех этапах исследований были лимитированы пространственным разрешением применяемых диагностик. С улучшением диагностик, их пространственного разрешения и светосилы, а также с расширением энергетического диапазона диагностик структура излучающей области Х-пинчей становилась то более сложной, то более простой. Простота структуры на многих этапах исследования объяснялась тем, что применяемые диагностики доходят до предела своих возможностей, и требуется развитие новых диагностик с более широкими возможностями, а также и дальнейшее улучшение параметров самих Х-пинчей. Т.е. шел процесс исследования и расширения возможностей как Х-пинчей, так и применяемых для их исследования диагностик. В