Введение к работе
Актуальность темы.
Создание лабораторных источников высокотемпературной плотной плазмы и их всестороннее изучение необходимо для фундаментальных исследований строения вещества с экстремальными параметрами и прикладных научно-технических задач, таких, как управляемый термоядерный синтез, создание лазеров рентгеновского и ВУФ диапазона, рентгенолитография и микрорентгенография биологических объектов и т.п.
Одним из эффективных способов создания такой плазмы является Х-пинч - модификация наносекундного проволочного Z-шшча. В Х-пинче не одна, а две проволочки закорачивают катод-анодный промежуток, перекрещиваясь в его середине как две палочки в букве "X". Перекрестие - выделенная точка, и как оказалось, именно в ней во время сильноточного' разряда всегда образуется перетяжка - наиболее горячая и плотная область пинча. Образование перетяжек в других местах возможно, но их развитие подавлено доминирующей перетяжкой в перекрестии проволочек. X-пинч отличается не только предопределенностью места расположения перетяжки, но и эффективностью вложения в нее энергии: при тех же параметрах разряда перетяжки в проволочных Z-пинчах не бывают столь плотными и горячими. Пространственная предопределенность перетяжки и высокая эффективность вложения в нее анергии разряда делают Х-пинч одним из самых удобных и привлекательных объектов исследования среда всех известных конфигураций взрывающихся проволочек.
Цель диссертационной работы.
-
Исследование динамики Х-пинча.
-
Определение параметров плазмы в Х-пинче рентгеноспектральними методами.
-
Демонстрация прикладных возможностей Х-пинча в качестве источника мягкого рентгеновского излучения (МРИ).
Научная новизна.
-
Экспериментально исследована тонкая структура перетяжки Х-пинча, механизм и условия формирования выбросов плазмы к генерации электронного пучка из перекрестия.
-
Используя Х-пкнч в качества точечного источника излучения, с помощью сферических кристаллических зеркал получены хорошо сколлимированше (расходимость 5-Ю""4), монохроматические (АлA = 4'10_J>) рентгеновские пучки (л <* 4 1 и л « 10 к).
-
Впервые в Z-пинчеБых экспериментах широко использованы новые приборы изображающей рентгеновской спектроскопии, в том числе элементы высокоразрэшащей брэгг-френелевской оптики -линейные брэгг-фрешлевские линзы (БФЛ).
-
Испытана новая схема монохроматического рентгеновского зондирования, позволяющая получать теневые изображения плазменных объектов в отдельных спектральных линиях с высоким пространственным разреиениэм (не хуже 5 мкм) и большим полем зрения.
Б. Зарегистрирован и идентифицирован ряд новых линий, принадлежащих L-спекграм многозарядных ионов Щ, Си и Мо.
*
Научная и практическая ценность работы.
-
Проведенные исследования способствуют более полному пониманию закономерностей сжатия перетяжки Х-пинча и преобразования энергии генератора в энергию излучения. Полученные результати могут бить использованы при проектировании плазменных источников МРИ, электронных и ионных пучков.
-
Результаты рентгакоспектральних измерений включены в базу данных "Спектр", созданную в ГЩ ВНМФТРИ в рамках государственной слукбн стандартных справочных данных Госстандарта. База данных широко используется 1) для проверки фундаментальных представлений о строении вещества; 2) для определения параметров плазмы различных микроисточников рентгеноспектральними методами; 3) для работ по созданию лазеров рентгеновского и БУФ-диапазона.
-
Коллимированнкв и сфокусированные монохроматические рентгеновские пучки, получаемые на Х-шнчевой установке с помощью сферического кристаллического зеркала, могут быть использованы в медико-биологических исследованиях, а также для тестирования рентгеновской оптики.
-
Схема широкоапертурного монохроматического рентгеновского зондирования с Х-гшнчем в качестве источника просвечивающего излучения может быть использована в исследованиях ярких плазменных объектов, особенно в тех случаях, когда применение других диагностических методов недостаточно эффективно.
Апробация работа.
Основные результаты работы представлялись на 3-J Международной конференции по Z-пинчам (Лондон, Великобритания, 1ЭЭЗ г.), 10-й международной конференции по мощным пучкам (Саь Диего, Калифорния, США, 1994), Международной конференции пс коротковолновому излучению и его применениям (Звенигород, Россия, 1994), а такке на трех конференциях SPIE - Society 01 Photo-Optical Instrumentation Engeneers (Сан Диего, Калифорния, США.) в 1ЭЗЗ, 1Э94 И 19Э5 гг.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения; она содеркит 7 9^/ страниц машинописного текста, 56 рисунков, < таблиц и библиографию из -/39 наименований.