Диагностика плазменных потоков, эмитируемых из области

УДК 533.9(06) Физика плазмы
К.Е. БЫСТРОВ, Д.И. МАРЦОВЕНКО, Н.Н. ПИЛЬГАЕВ,
Д.Е. ПРОХОРОВИЧ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ, ЭМИТИРУЕМЫХ ИЗ ОБЛАСТИ РАЗРЯДА НИЗКОИНДУКТИВНОЙ ВАКУУМНОЙ ИСКРЫ (НВИ)
Потребность ядерно-физического эксперимента и технологии стимулируют
интерес к методам получения тяжелых многозарядных ионов. Одним из перспективных источников многозарядных ионов является микропинчевой разряд, реализуемый в среде тяжелых элементов. Представлены результаты регистрации преимущественно однократно ионизованных ионов по скоростям и сведения об электронной температуре в плазменных потоках, эмитируемых из области разряда
НВИ. Разработана схема диагностики плазменных потоков на основе многоканального магнитного энерго-масс-анализатора, позволяющая разделять регистрируемые ионы по отношению их заряда к массе.
Под микропинчевым обычно понимают сильноточный импульсный
разряд, в котором при определенных условиях образуется короткоживущий (1 нс) плазменный объект малого размера (r10 мкм) с высокими
температурой (Те=12 кэВ) и плотностью (nе1021 см-3), называемый микропинчем или плазменной точкой (ПТ).
Инициация разряда НВИ в режиме “ждущего” (приложенного к электродам электроразрядного устройства от конденсаторной батареи) напряжения осуществляется форплазмой от вспомогательных источников эрозионного типа (триггеров), расположенных симметрично оси разряда. Поступление плазмообразующего вещества (преимущественно материал
электродов) в межэлектродный промежуток происходит в начальной стадии разряда при бомбардировке электронами форплазмы поверхности
анода.
С помощью времяпролетной методики зарегистрированы распределения однократно ионизованных ионов из области разряда НВИ по скоростям. В качестве приемника частиц использовался коллектор со смещенным относительно заземленного электрода (катода) потенциалом различной полярности. В зависимости от величины тока разряда обнаружены
различия в характере регистрируемых спектров, отражающие изменения в
динамике плазменного канала разряда НВИ.
Зондовым методом проведены измерения электронной температуры Те
в плазменных потоках, распространяющихся из разрядной области. ПокаISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
85
УДК 533.9(06) Физика плазмы
зано монотонное уменьшение величины Те при увеличении энергии, вкладываемой в разряд.
Как отмечалось выше, в проведенных исследованиях предполагалось,
что область разряда НВИ покидают, в основном, однократно ионизованные ионы материала электродов. Поводом для этого послужила работа 1,
в которой проводились исследования зарядового состава сгустков, покидающих плазму разряда НВИ с триггерным инициированием. Было показано, что число однократно ионизованных ионов железа (материал электродов) на порядок превосходит количество двукратно ионизованных.
Ионы высших кратностей ионизации представлены в несравненно меньших количествах. При лазерном инициировании разряда НВИ (излучение
ОКГ фокусируется на поверхности анода) относительное число многозарядных ионов в плазменных потоках существенно выше 2.
В настоящей работе предполагается провести измерения зарядового и
энергетического распределения ионов различной кратности ионизации в
широком диапазоне токов разряда НВИ. Распределения по энергиям
ионов можно получить с помощью времяпролетной методики, а зарядового состояния (при известном составе ионного потока) – по отклонению в
магнитном поле.
С этой целью создана схема корпускулярной диагностики плазменных
потоков, эмитируемых из области разряда НВИ, на основе многоканального магнитного энерго-масс-анализатора (ЭМА) 3. Основное преимущество фокусировки в ЭМА – независимость расположения выходной
диафрагмы и детектирующей сборки от длины времяпролетной базы.
Диапазон измеряемых анализатором энергий (в пересчете на протоны)
составляет 1-1000 КэВ (энергетическое разрешение 0,5–5 %). Количество
каналов регистрации  7. Подключение ЭМА к экспериментальной установке осуществляется как в осевом, так и в поперечном по отношению к
оси разряда направлениях. Для разделения ионной и электронной компонент в плазменном потоке создана многосеточная конструкция, включаемая в диагностический канал ЭМА.
Список литературы
1. Веретенников В.А, Гурей А.Е, Долгов А.Н, Семенов О.Г, Тихомиров А.А. Плазма
микропинчевого разряда как источник ионов тяжелых элементов // Письма в ЖТФ. 1986.
Т. 21. Вып.22. С.78–81.
2. Быковский Ю.А, Шерозия Г.А. Многозарядные ионы плазменных точек // ЖЭТФ.
1982. Т. 83. Вып.2 (8). С.554–563.
3. Гусарова Е.С, Курнаев В.А, Савелов А.С. Многоканальный энерго-масс-анализатор //
Авторское свидетельство СССР № 1163761, приоритет от 22.02.1985. С.4.
86
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
УДК 533.9(06) Физика плазмы
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
87