Введение к работе
В настоящее время приоритетными считаются задачи изготовления оболочек с трейсерами, пенных оболочек для удержания жидкого криослоя, малоплотпой среды, окружающей топливные оболочки в сложных конструкциях.
В мире довольно широко ведется разработка и применение в мишенях веществ, попадающих по пашей классификации в разряд микрогетерогенных. Некоторые варианты их реализации совпадают с нашими. Однако, обычно мишени и эксперименты с ними имеют иную направленность. Они выполняются по заказу и рассредоточены в соответствии с насущными задачами экспериментов на конкретных драйверах. Вопрос о влиянии микрогетерогенностн мишени на структуру плазмы прежде не поднимался. В арсенале рутинных приёмов получения плазмы отсутствует предлагаемый нами способ её формирования, применяя намеренно микрогетерогенную конструкцию мишепи.
В наших попытках более устойчиво организован, плазму, мы приходим и к полым требованиям па мишень. Мы не можем избежать случайного развития неустойчивостей в лазерной плазме - давайте в принудительном порядке зададим малый, но конечный их масштаб, приводящий к мелкомасштабной турбулентности плазмы, "утилизируя" спонтанные магнитные поля в когерентные вихревые структуры. В настоящей работе экспериментально определяются маспгтабы, при которых эта идея, по-видимому, оказывается продуктивной, разрабатываются методы реализации таких веществ. Последнее само по себе нетривиально, не изучено и трудоемко. Отчасти и поэтому специализация западных изготовителей аналогичных мишеней относительно узка.
Следует отметить, что за рубежом в основном работают на второй и третьей гармониках лазерного излучения. В России таких возможностей нет. Поэтому, и создание пенных докритических мишеней, сірого говоря, невозможно. Отсюда следует, что расчитывать надо лишь на псевдоподкритические сетки, обеспечивающие за всё время действия лазерного импульса в большей части объёма короны докритическую плотность за счёт незавершившейся релаксации структурных элементов мишени.
Другая надежда связана с тем, чтобы в лазерном луче тонкий микроструктурированный слой использовать как аналог пластинок со случайной фазой RPP (а на самом деле как динамический плазменный объект малой оптической плотности со случайной структурой) для ухудшения когерентности пучка.
Вблизи мишени малоплотный слой пригоден для создания без предпмиульса протяженной объемной короны и, при определенных условиях, неизотропного переноса в получающейся плазме.
К современным тенденциям в производстве и применении мишеней, содержащих примеси, и малоплотных веществ относится возрастающий интерес к структурированию мишени и плазмы. Поскольку зачастую такое структурирование неизбежно, то подготовка и интерпретация плазменного эксперимента невозможна без тщательной диагностики строения мишени и её элементов. При этом практически все используемые методы контроля сами нуждаются в доработке и исследовании. Это относится к радиографии, светорассеянию, интерферометрии и электронной микроскопии.
Всё выше сказанное определяет следующий круг решаемых в данной работе задач:
-
Разработка микрогетсрогенных мишеней для инерпиальных экспериментов но физике плазмы.
-
Развитие методов контроля параметров структурированных (микрогетсрогенных) мишеней.
3. Эксперименты по облучению микрогетерогенных мишеней.
-
Результаты теоретических и экснериментальныхе исследований по структурированию твердой мишени и плазмы. Предложены мишени с конфигурацией вещества, возникающей в неидеальной плазме в результате длительной эволюции, на много порядков превышающей инерциальное время жизни. Предложены и сделаны псевдоподкритические мшпени для первой гармоники греющего лазера.
-
Разработаны методы изготовления и контроля микрогетсрогенных веществ в виде пен, трехмерных квазирстеток или сеток и слоев типа "снежный покров". Изготовлены и испош>зованы в экспериментах оригинальные малоплотные микромишени с плотностями до 10~2 - 10" г/см3, в том числе с металлическими наночастицами в объёме пенного пластика. Разработана технология и изготовлены макроскопические малоплотпые структуры с большим весовым содержанием металлических частиц в матрице для использования в лайнерах и мишенях для тяжёлоионного нагрева. Исследовано образование кластеров-паночасттщ серебра и кобальта в стекле и стеклянных оболочечных мишенях. На основе полученных водорастворимых соединений золота разработаны методы введения золотых коллоидных частиц в полимерные мишени (сплошные и малоплотпые).
3. Экспериментально продемонстрирована возможность создания
микрогетерогеппости плазмы при лазерпом облучении оболочечных
мишеней с кластерами - наночастицами металла в объеме стенки. Впервые
доказана устойчивость сжатия и нейтронного выхода на мишенях с
кластерами и определен онтимальный размер кластеров (порядка или
менее 20 нм) для лазерного эксперимента.
4. Разработаны синтез алкогелей и изготовление силикоаэрогелеи с применением метода закритического удаления паров метанола из алкогсля. Изготовлены оптически прозрачные сетки плотностью 0,15 т/си3 и с ячейками 300 А. Экспериментально показано, что возможно объемное нанесение металлического вольфрама без нарушения исходной трехмерной сетки (впервые в мире).
-
Оболочечные мишени с микрогстерогсшюй кластерной струкгурой впервые облучены в лазерных выстрелах с целью создания в плазме условий лучшего сжатия и повышения нейтронного выхода. На многопучковых установках "ДЕЛЬФИН" и "ВУЛКАН" экспериментально доказаны устойчивость сжатия и стабильность нейтронного выхода в присутствии трехмерной квазирешетки кластеров металла в мишени.
-
Проанализировано влияние микрогетерогенносга вещесгва мишени на состояние плазмы оболочки в полете. Предложен механизм микротурбулизации лабораторной плотной плазмы, причём масштаб возникающей ткрбулентной структуры контролируется строением мишени. На мишенях микрогетерогенного строения при сферическом облучении экспериментально обнаружена турбулентность короны.
3. ' Разработаны нсевдоподкритические мишени для первой
гармоники иеодимового или йодного лазеров. Изготовлены малошютные
мишени, имеющие закритическую среднюю шютность, но за счёт своей
структуры позволяющие эерфективно работать с плазмой докритической
плотности в большей части объема короны. В экспериментах с
микрогетерогенными мишенями наблюдалось объёмное поглощение
лазерного излучения и формирование протяжённой короны без
предимпульса.
4. Выполнен синтез сшшкоалкогеля и изготовлены образцы
силикоаэрогелеи методом закритическои сушки синтезированного
алкогеля. На полученные оптически прозрачные сетки плотностью 0,15
г/см впервые однородно нанесен металлический вольфрам без нарушения
структуры сетки.
5. Разработаны методы изготовления и контроля микрогстерогенных
мишеней типа пены, трёхмерных решеток/сеток и слоев тина "снежный
покров". Перекрыт диапазон плотностей от 2,5 до 10 г/см3,
обеспечивается введение примесей Fe, Со, Си, Mo, Ag, I, W, Аи, в лёгких матрицах при соблюдении строгих требований к качеству мишеней.
6. Предложены варианты мишеней, расширяющих исследования нендеалыюи плазмы на уже сущесгвующих лазерных установках. Реализованы микрогетерогенные мишени для экспериментов с действующими драйверами.
Разработанные методики и технология применены для обеспечения экспериментов на установках в ИТЭФ, в Институте Лазерного Микросинтеза им. Калиского (Польша), "Дельфин" в ФИАНе, "Вулкан" в Резерфордовской лаборатории (Великобритания), "Ангара-5" в ТРИНИТИ, "Феникс" в ИОФАН и др.
Микрогетерогенные мшпени расширяют круг исследований по физике плазмы на уже существующих лазерах умеренной энергии и мощности. Широкий спектр параметров реализованных мишеней позволяет ставить и решать вопрос о возможности микросгруктурирования плазмы при помощи соответствующего устройства мишени.
ОБЪЁМ РАБОТЫ.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 100 страницах текста с 20 рисунками, 4 таблицами и 75 наименованиями библиографии.
