Экспериментальное исследование имплозии двухкаскадных плазменных лайнеров

• Автор: Чайковский, Станислав Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Необходимое условие для генерации К-излучения из плазменного лайнера
1.2 Эффективность генерации К-излучения
1.3 Релей-Тейлоровская неустойчивость плазмы лайнера и стабилизация сжатия лайнера продольным магнитным полем
1.4 Компактность сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера
1.5 Лазеры рентгеновского диапазона на основе электроразрядной плазмы
1.6 Постановка задачи
ГЛАВА 2. СЖАТИЕ ДВУХКАСКАДНЫХ ЛАЙНЕРОВ С ВНУТРЕННИМ
КАСКАДОМ, СФОРМИРОВАННЫМ С ПОМОЩЬЮ КАПИЛЛЯРНОГО
РАЗРЯДА
2.1.Формирование лайнеров с помощью капиллярного разряда
2.2. Сжатие двухкаскадных лайнеров с внутренним каскадом,
сформированным с помощью капиллярного разряда
Выводы
ГЛАВА 3. ГЕНЕРАЦИЯ К-ИЗЛУЧЕНИЯ АРГОНА НА ГЕНЕРАТОРЕ СНОП-3 С ВРЕМЕНЕМ НАРАСТАНИЯ ТОКА 100 НС
3.1. Проведение эксперимента и методика измерений
3.2. Результаты экспериментов
3.2.1. К-нзлучение и параметры плазмы однокаскадного лайнера
3.2.2. Устойчивость сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера
3.2.3. К-излучение двухкаскадного лайнера
3.2.4 Сравнение параметров плазмы одно- и двухкаскадных лайнеров
3.2.5. Кинетическая энергия внутреннего каскада
3.2.6. Влияние продольного магнитного поля
Выводы

ГЛЛВЛ 4. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПАКТНОГО ПИНЧА ПРИ СЖАТИИ ДВУХКАСКАДНОГО ЛАЙНЕРА МИКРОСЕКУНДНЫМ ИМПУЛЬСОМ
ТОКА
4Л. Методика эксперимента и диагностика
4.2. Компактность финального пинча
4.3 Структура двухкаскадного лайнера в ходе его имплозии
Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ДВУХКАСКАДНЫМИ ЛАЙНЕРАМИ В ПРИСУТСТВИИ ПРОДОЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ БОЛЬШИХ ВРЕМЕНАХ ИМПЛОЗИИ
5.1. Экспериментальное оборудование, диагностика и методика проведения эксперимента
5.2. Результаты экспериментов и обсуждение
5.2.1. К-излучение однокаскадного лайнера
5.2.2. Улучшение однородности плазменного пинча в присутствии аксиального магнитного поля
5.2.3. К-излучение двухкаскадного лайнера с аксиальным магнитным полем и без него
5.2.4. Влияние массы внутреннего каскада на компактность пинча
5.2.5. Влияние магнитного поля на разброс выхода К-излучения
5.3. Выбор начальных параметров двухкаскадного лайнера для генерации Кизлучения
Выводы
ЛИТЕРАТУРА

Магнитное сжатие легких цилиндрических оболочек (лайнеров) током сильноточного генератора является одним из наиболее эффективных способов получения плотной высокотемпературной плазмы. В первой стадии имплозии происходит ионизация вещества, разгон лайнера и передача энергии генератора в кинетическую энергию вещества. В стадии кумуляции плазмы на оси направленная кинетическая энергия конвертируется в тепловую энергию ионов и электронов плазмы, генерируется мощный импульс теплового излучения плазмы. На сильноточных генераторах с временем нарастания тока около 100 не при типичных значениях начального радиуса лайнера 1ч-2 см может быть достигнута финальная скорость сжатия до 108 см/с. При таких значениях скорости сжатия температура электронов плазмы может достигать нескольких кэВ. Максимум спектра излучения такой плазмы приходится на мягкий рентгеновский диапазон.
Актуальность диссертационной работы связана с большим интересом к плазменным лайнерам с точки зрения практических приложений и фундаментальных исследований. Интенсивно ведутся работы по реализации управляемого термоядерного синтеза при обжатии мишени мощным тепловым излучением плазмы лайнера. В этом направлении наблюдается значительный прогресс в связи с созданием мультимегаамперных генераторов [1,2]. Возможность получения высокого выхода мягкого рентгеновского излучения за один импульс представляет интерес для фундаментальной спектроскопии [3], микролитографии [4,5,6] и импульсной микроскопии живых биологических объектов [7,8]. Особое внимание в последние годы привлекают задачи повышения мощности и выхода рентгеновского излучения в спектральном диапазоне выше 1 кэВ для исследований по воздействию излучения на вещество и для накачки лазеров рентгеновского диапазона [9, 10].
Замечательными свойствами обладает сама плазма гпшча. Высокие плотность и температура плазмы, большое отношение длины плазменного

Нреми, НС
Рис.3.6. Результаты нульмерного расчета сжатия двухкаскадного лайнера. 11«, и /?,, Ус и V/ -радиусы и скорости сжатия внешнего и внутреннего каскадов, соответственно. Масса внешнего каскада 5 мкг/см, .масса внутреннего - 2 мкг/см. Г, - интегральный инкремент РТ неустойчивости во внутреннем каскаде для возмущений с т-0 и длиной волны ?.=1 мм.
о н —— V Г 1 в е 1 |

->ое О? евс и ОС С ОлО'ЧЛ ~”О“~«0осо0^„ -СсПоо у
у /: X'.

О 20 40 60
Црс.ми, не
Рис.3.7. Результаты нульмерного расчета сжатия одно каскадного лайнера с начальным радиусом 0.75 см и погонной массой 10 мкг/см. Ке - радиус лайнера, Уе - скорость сжатия, Г -интегральный инкремент РТ неустойчивости дтя возмущений с ш=0 и длиной волны 1 мм.
Для сравнения на рис.3.7 показана динамика сжатия и интегральный инкремент РТ неустойчивости для однокаскадного лайнера с начальным радиусом 0.75 см. Как можно видеть на рисунке характерное время разгона лайнера до скорости 5-107 см/с (£, « ЕтЫ ) составляет примерно 30 не, а интегральный инкремент существенно выше, чем для внутреннего каскада двухкаскадного лайнера, и составляет Г и 11. Стабилизирующее влияние снижения времени разгона лайнера до заданной, например, условием £, « Ет1П ,