Корпускулярная диагностика

УДК 533.9(06) Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Н.В. ЗЕМЧЕНКОВА, В.В. НАУМОВ
Научные руководители – А.Н. ДОЛГОВ д.ф.-м.н., профессор
Д.Е. ПРОХОРОВИЧ к.ф.-м.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
КОРПУСКУЛЯРНАЯ ДИАГНОСТИКА  ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ В
СИЛЬНОТОЧНОЙ
ВАКУУМНОЙ ИСКРЕ
В данной работе продемонстрирована плодотворность использования пассивной корпускулярной диагностики для изучения процессов в плазме разряда сильноточной вакуумной искры (СВИ). Для повышения
достоверности в интерпретации получаемых результатов измерений представлены одновременные измерения параметров корпускулярной эмиссии и других характеристик плазмы разряда.
Разряд СВИ осуществлялся в продуктах эрозии электродов при разряде конденсаторной батареи. Электроды системы (внутренний электрод – пулеобразной формы, внешний электрод  плоский) выполнены из
железа и размещены в вакуумной камере (начальный вакуум не хуже 10 -4 Тор). Разряд инициировался посредством инжекции форплазмы в межэлектродный промежуток. Амплитудно-временные характеристики
тока в разряде измерялись с помощью калиброванного пояса Роговского. Период разрядного тока составлял
Т = 5 мкс, величина достигаемого в разряде тока варьировалась контролируемым образом в диапазоне
30170 кА.
Оперативный контроль режима разряда осуществлялся с помощью:
 камеры-обскуры, дающей рентгеновское изображение излучающей в диапазоне энергий квантов h
≥ 3 кэВ плазмы разряда с пространственным разрешением не хуже 0,1 мм;

теневого лазерного фотографирования плазмы разряда.
Как свидетельствуют лазерные тенеграммы и рентгеновские обскурограммы существует критическое
значение тока в разряде (Iкрит = 50±5 кА), при превышении которого становится возможным развитие перетяжек на плазменном столбе (диаметром ~ 0,1 мм и временем существования ~ 0,1 мкс) с образованием так
называемых плазменных точек  ПТ (размером ~ 0,1 мм), смещающихся вдоль оси разряда со скоростью ~
106 см/с.
При изучении параметров эмиссии плазмы из области разряда СВИ, поток плазмы, поступающий на коллектор со смещённым относительно заземлённого корпуса вакуумной камеры потенциалом, регистрировался в токовом режиме. В режиме отсутствия микропинчевой области в спектре эмитируемых из разряда частиц наблюдались две характерные группы со скоростями (1,01,5)∙106 см/с и (2,02,5)∙106 см/с.
Сравнительный анализ формы спектров, полученных при регистрации в осевом и радиальном направлениях, а также сравнение с результатами исследования динамики плазмы разряда, выполненного методом
тенеграфии, позволил сопоставить первую группу с частицами, эмитируемыми из разряда на стадии существования квазистационарного плазменного столба (формируется в результате распространения в плазменном столбе ударной волны, источник которой –
отоком плазмы,
образовавшемся в результате осевого истечения плазмы на стадии схождения токовой оболочки к оси разряда (связана с осевым вытеканием плазмы на стадии схождения токовой оболочки к оси разряда и с первым
(медленным) сжатием в области перетяжки).
В режиме формирование ПТ в распределении эмитируемых частиц по скоростям наблюдались регуляр6
см/с, 2∙106 см/с, 4∙106 см/с, (1÷1,5)∙107 см/с,
7
7
(2÷2,5)∙10 см/с и 4∙10 см/с.
Корреляция энергии излучения многозарядных ионов и корпускулярных спектров в диапазоне скоростей
V  4,0∙106 см/с подтвердила справедливость того, что появление соответствующей группы частиц связано с
переходом процесса пинчевания в режим радиационного сжатия.
Проделанные оценочные расчёты также дают основания предполагать, что группы частиц со скоростями
V  4,0∙106 см/с образовались в процессе второго (быстрого) сжатия и разлёта плазмы вследствие аномального разогрева.
Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что корпускулярная диагностика может быть источником немаловажной информации при исследовании процессов, протекающих в СВИ.