Особенности структуры излучающей области при токовом сжатии пено-проволочных сборок на установке Ангара-5-1

Статья опубликована в журнале Физика плазмы, 2013, Т. 39, № 1, С.71-96.
Приведены результаты экспериментальных исследований особенностей структуры сжатого состояния Z-пинча лайнеров типа пено-проволочных (П-П) конструкций при токе до 3 МА. П-П конструкция представляла собой два вложенных друг в друга полых цилиндрических лайнера, один из которых представлял собой пенный лайнер, а другой – многопроволочную сборку. Пенный лайнер изготовлялся из малоплотной пены агар-агара в виде сплошного цилиндра или полой цилиндрической оболочки с толщиной стенки 100 - 200 мкм. Проанализированы изображения пинча и его спектра, полученные при помощи многокадровых рентгеновских камер и с использованием дифракционного спектрографа скользящего падения (GIS - grazing incidence spectrograph) с пространственным разрешением. На финальной стадии сжатия лайнеров П-П конструкций получены данные о пространственной структуре излучающих областей и спектра Z-пинча в области мягкого рентгеновского излучения (МРИ). Обнаружены режимы имплозии с формированием горячих областей при имплозии лайнеров такого типа. Измерены характерные масштабы горячих областей. Показано, что энергетическое распределение квантов в спектре МРИ в диапазоне от 80 эВ до 1 кэВ формирует пространственную структуру изображений при сжатии Z-пинча П-П конструкций. Обнаружено, что спектральная плотность МРИ в диапазоне энергии квантов 300-600 эВ из горячих областей Z-пинча более чем на порядок превышает спектральную плотность излучения из соседних областей пинча. Из анализа пространственного распределения спектров МРИ многозарядных ионов Z-пинча впервые зарегистрированы группы линий, обусловленные поглощением и испусканием излучения атомами и многозарядными ионами углерода и кислорода пенного лайнера во внешнем каскаде П-П конструкции. Идентифицированы группы линий поглощения ионов (C III, O III, O IV, O VI), соответствующие поглощению в спектре МРИ Z-пинча вольфрамовой проволочной сборки, как внутреннего каскада лайнера П-П конструкции. Измеренная по зарядовому составу ионов углерода и кислорода электронная температура плазмы во внешнем пенном лайнере из агар-агара составила 10-40 эВ. При имплозии током до 3 МА лайнеров исследованных П-П конструкций получены импульсы МРИ (более 100 эВ) при пиковой мощности 3 ТВт с длительностью 10 нс. Показано, что временной профиль мощности МРИ можно контролировать, формируя как однопиковую, так и двухпиковую структуру за счет изменения параметров внешнего и внутреннего каскадов лайнера П-П конструкции.