Джерела могутнього оптичного випромінювання на основі магнітоплазмового компресора - Дослідження джерела імпульсного УФ-випромінювання на основі магнітоплазмового компресора

Формування могутнього оптичного випромінювання за допомогою плазмодинамічних джерел є найбільш ефективним способом побудови ЕМК ФП оптичного діапазону довжин хвиль. В основу таких джерел покладені коаксіальні плазмові прискорювачі торцевого типу, що працюють в імпульсному режимі. Джерелом енергії є ємнісної нагромаджувач або індуктор, що дозволяють генерувати струми порядку 105-106 А при напрузі кілька кіловольтів. Типова схема коаксіального прискорювача плазми приведена на мал. 1.

МПК працює в такий спосіб. При замиканні ключа К відбувається розряд ємнісного нагромаджувача в результаті попереднього напуску плазми (форплазми) у торцеву область МПК. Розряд у початковій стадії має поверхневий характер з частковою ерозією й іонізацією матеріалу діелектричної втулки. В міру росту струму відбувається відрив ліній струму від поверхні діелектрика й утворення струменево-плазмової оболонки (СПО) у виді конуса в напрямку осі Z прискорювача. Швидкість виносу області розряду може значно перевищувати швидкість звуку в атмосфері, тому робота плазмового прискорювача супроводжується утворенням могутньої ударної хвилі, спрямованої переважно по осі Z.

Найважливішою особливістю МПК є утворення плазмового фокуса (ПФ) - області ударно стиснутої плазми в торцевої частини прискорювача, що власне і являє собою джерело могутнього імпульсного електромагнітного випромінювання й ударної хвилі, фронт якого показаний на мал.2. ПФ, відкритий Н. В. Філіппов у 1954 р., є різновидом так названого Z-пінча, що утвориться за рахунок стиску токового каналу силами власного магнітного поля струму.

Експериментальними дослідженнями показано, що зона ПФ утвориться на відстані 0,5 - 1,5 див від зрізу електродів МПК. Температура плазми в області ПФ залежить від величини струму й енергії, вкладеної в розряд, і може змінюватися в широких межах від 104 до 107 К.

Процес утворення плазми і її характеристик визначаються, крім того, параметрами плазмоутворюючої речовини. Як показують експериментальні дослідження, найбільший внесок в іонний склад плазмового фокуса вносить матеріал, з якого виготовлена діелектрична втулка плазмового прискорювача. Звичайно для цих цілей використовується фторопласт, що характеризується, з одного боку, високою технологічністю, механічною міцністю і термостійкістю, а з іншої високим питомим опором і малими діелектричними втратами. У результаті, плазма на виході МПК збагачується іонами фтору за рахунок "здирання" (скрейлінга) матеріалу діелектричної втулки в початковій стадії роботи плазмового прискорювача. При цьому на поверхні діелектрика поступово утвориться меніск, форма якого також є непрямим індикатором місця розташування плазмового фокуса.

Зазначений ефект дозволяє також оцінити масу плазми, що бере участь у процесі стиску і випромінювання. За допомогою зважування діелектричної втулки до і після 50-кратного спрацьовування МПК в оптимальному режимі (З = 600 мкф, U = 3 кв) плазмоутворююча маса вийшла рівною приблизно 0,5 мг.

утворення струменево-плазмової оболонки на виході плазмового прискорювача торцевого типу

Рис.1. Утворення струменево-плазмової оболонки на виході плазмового прискорювача торцевого типу.

розподіл поля та електричного струму в мпк

Рис.2. Розподіл поля та електричного струму в МПК.

В експериментальних установках по генерації і прискоренню щільної плазми як енергоживлення використовуються ємнісні нагромаджувачі. У цьому випадку максимальна величина струму обмежується впливом індуктивності конденсаторів і паразитної індуктивності монтажу (шинопроводів, що зв'язують електроди конденсаторів і плазмового прискорювача). Мінімізація індуктивності дозволяє реалізувати режим розряду нагромаджувача, близький до аперіодичного, і наблизиться до максимально можливих величин розрядних струмів експериментальних установок.

У даних методичних указівках розглянуті результати експериментальних досліджень джерела могутнього імпульсного випромінювання на основі коаксіального магнітоплазмового компресора (МПК) торцевого типу. Приведено експериментальні залежності параметрів експериментальної установки, зібраної за схемою безшинового типу, що дозволяє одержати високі показники ефективності випромінювання. Приведено залежності параметрів випромінювання та результати досліджень характеристики випромінювання в оптичному діапазоні хвиль.

Похожие статьи




Джерела могутнього оптичного випромінювання на основі магнітоплазмового компресора - Дослідження джерела імпульсного УФ-випромінювання на основі магнітоплазмового компресора

Предыдущая | Следующая