Экспериментальное исследование имплозии двухкаскадных плазменных лайнеров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

На правах рукописи

Чайковский Станислав Анатольевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПЛОЗИИ ДВУХКАСКАДНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ЛАЙНЕРОВ

01.04.13 - электрофизика, электрофизические установки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск 2004

Работа выполнена в Институте сильноточной электроники Сибирскою отделения Российской Академии Наук, г. Томск

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник С.А. Сорокин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ю. П. Усов

(Томский политехнический университет, г. Томск)

кандидат физико-математических наук

С. В. Логинов

(ИСЭ СО РАН, г. Томск)

Ведущая организация: ГНЦ Российской Федерации Троицкий институт

инновационных и термоядерных исследований, г. Троицк, Московская область.

_часов на заседании

зашила состоится "_" декабря 2004 г. в_

диссертационного Совета Д.003.031.01 в Институте сильноточной электроники СО РАН по адресу : 634055, г. Томск, пр. Академический, 2/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСЭ СО РАН Автореферат ра^оЫай ^ 2004 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Магнитное сжатие легких цилиндрических оболочек (лайнеров) током сильноточного генератора является одним из наиболее эффективных способов получения плотной высокотемпературной плазмы. В первой стадии имплозии происходит ионизация вещества, разгон лайнера и передача энергии генератора в кинетическую энергию вещества. В стадии кумуляции плазмы на оси направленная кинетическая энергия конвертируется в тепловую энергию ионов и электронов плазмы, генерируется мощный импульс теплового излучения плазмы.

Актуальность диссертационной работы связана с большим интересом к плазменным лайнерам с точки зрения практических приложений и фундаментальных исследований. Интенсивно ведутся работы по реализации управляемого термоядерного синтеза при обжатии мишени мощным мягким рентгеновским излучением плазмы лайнера. Возможность генерации мощных импульсов мягкого рентгеновского излучения привлекательна для фундаментальной спектроскопии, микролитографии, импульсной микроскопии живых биологических объектов. При финальной скорости сжатия выше 2-107 см/с плазма может быть нагрета до температуры, при которой интенсивно возбуждаются и излучают в спектральном диапазоне выше 1 кэВ электроны. К-оболочки ионов с зарядом ядра больше 10. Мощные импульсы излучения электронов К-оболочки (К-излучения) представляют интерес для исследований по воздействию излучения на вещество и для накачки лазеров рентгеновского диапазона. Высокие плотность и температура плазмы, большое отношение длины плазменного пинча к его радиусу перспективны с точки зрения получения лазерного излучения в мягкой рентгеновской области спектра.

Основной проблемой, которая существенно ограничивает возможность практического использования плазменных лайнеров, является неустойчивый

гас НАЦИОНАЛЬНАЯ 3 БИБЛИОТЕКА

характер их сжатия. Наиболее разрушительными являются неустойчивости рэлей-тейлоровского (РТ) типа и крупномасштабные возмущения, связанные с азимутальными (многопроволочные лайнеры) или аксиальными (газовые лайнеры) неоднородностями исходного лайнера. Основным экспериментальным фактом, отражающим негативное влияние неустойчивостей, является ограничение на степень радиального сжатия плазмы. Анализ экспериментальных данных показывает, что без применения специальных методов стабилизации степень радиального сжатия лайнера не превышает 10*20.

Ограничение на степень радиального сжатия приводит к ограничению финального радиуса, а, следовательно, финальной плотности и интенсивности излучения плазмы.

Особенно сильно влияние ограниченной степени радиального сжатия сказывается в задачах, где требуется использовать лайнер с большим ( >3 см) начальным радиусом. В последние годы именно такие задачи вызывают повышенный интерес. К ним относится, например, задача получения мощных импульсов К-излучения на генераторах с большим временем нарастания тока

1 мкс ), которые- конструктивно значительно проще и менее дороги по сравнению с быстрыми (т ж 100 НС ) генераторами. Вследствие развития в ходе сжатия неустойчивостей эффективность генерации К-излучения при микросекундном времени нарастания тока крайне низка.

Цель работы

Перспективным методом стабилизации сжатия, повышения эффективности генерации излучения может быть использование двухкаскадной структуры лайнера. По сравнению с традиционными однокаскадными лайнерами, которые представляют собой полый или сплошной плазменный цилиндр, исходный "двухкаскадный" лайнер состоит из двух коаксиальных оболочек (рис.1).

Рис.1. Однокаскадная (слева) и двухкаскадная (справа) схемы лайнера

К началу диссертационной работы было известно, что применение двухкаскадной структуры лайнера и аксиального магнитного поля позволяет получать тонкие однородные пинчи диаметром 100 мкм, что соответствует 100-кратному радиальному сжатию внутреннего каскада. Однако, до конца невыясненным оставался вопрос о массе плазмы, сосредоточенной в наблюдаемом на интегральной обскурограмме пинче. О высокой степени радиального сжатия внутреннего каскада можно говорить лишь в том случае, если масса плазмы пинча соответствует исходной массе внутреннего каскада.

Возможность получения более компактного пинча (по сравнению с однокаскадными лайнерами) была показана в экспериментах с двухкаскадными лайнерами и без магнитного поля. Однако, вопрос о механизме более компактного сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера оставался открытым.

Отмечалось, что введение дополнительной оболочки приводит к увеличению мощности и выхода излучения в диапазоне выше 1 кэВ. Тем не менее, не имелось корректных подтверждений высокой для энергетики конкретного генератора эффективности генерации излучения в диапазоне спектра выше 1 кэВ при использовании двухкаскадного лайнера.

Настоящая работа имела следующие цели:

1. Исследование и сравнительный анализ эффективности генерации К-излучения при сжатии одно- и двухкаскадных газовых лайнеров. Оптимизация исходных параметров двухкаскадного лайнера для генерации К-излучения. Определение плотности и температуры плазмы в финальной стадии сжатия лайнера по ее собственному рентгеновскому излучению.

2. Исследование влияния аксиального магнитного поля на мощность и выход К-излучения двухкаскадного лайнера.

3. Разработка и апробация методики формирования однородного плазменного столба из веществ, пригодных для получения инверсии населенности уровней и генерации лазерного излучения в рентгеновском диапазоне спектра при столкновительной накачке.

4. Исследование структуры двухкаскадного лайнера в процессе сжатия и возможных механизмов формирования компактного пинча в двухкаскадной схеме лайнера на микросекундном генераторе.

Научная новизна

По мнению автора, новыми являются следующие результаты: 1. Экспериментально показана возможность достижения высокой (до 45) степени радиального сжатия плазмы внутреннего каскада двухкаскадного лайнера в отсутствие продольного магнитного поля. За счет высокой степени радиального сжатия плазмы внутреннего каскада повышена эффективность генерации К-излучения. 2. Разработана схема создания двухкаскадного лайнера с внешним газовым каскадом и внутренним каскадом, сформированным с помощью струи низкотемпературной плазмы, истекающей из капиллярного разряда. При сжатии такого двухкаскадного лайнера получен однородный столб железосодержащей плазмы с параметрами близкими к оптимальным с точки

зрения получения инверсии и лазерной генерации на 3/7-3$ переходах неоноподобных ионов железа за счет столкновительной накачки.

3. Показано, что применение двухкаскадной структуры лайнера на генераторах с фронтом импульса тока 500ч-1000 не позволяет повысить эффективность генерации К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ.

4. Предложен механизм обострения импульса тока на внутреннем каскаде за счет отрыва внешнего каскада от электрода в процессе его сжатия, при изначально значительной угловой расходимости внешнего каскада.

5. Экспериментально показано, что применение аксиального магнитного поля позволяет увеличить мощность К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ.

Защищаемые положения

• Применение лайнера двухкаскадной структуры с отношением начального радиуса внешней оболочки к начальному радиусу внутренней 3*5 позволяет в 1.5-5-2 раза повысить эффективность генерации излучения с энергией квантов > 1 кэВ.

• На основании измерений плотности ионов по собственному рентгеновскому излучению плазмы показано, что масса плазменного пинча, образованного при сжатии двухкаскадного лайнера, сопоставима с массой внутреннего каскада, что подтверждает возможность достижения высокой (до 45) степени радиального сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера.

• Применение струи плазмы капиллярного разряда в качестве внутреннего каскада двухкаскадного лайнера позволяет формировать однородный по длине столб плазмы диаметром 0.1-0.2 мм из веществ с зарядом ядра 24*29, на основе которого возможна реализация рентгеновского лазера со столкновительной накачкой на 3р-3з переходах неоноподобных ионов.

• Введение аксиальною маг питою ноля существенно улучшаем однородность финального пинча, формируемого при сжатии двухкаскадпою лаПнера с начальным радиусом внешнего каскада до 4 см, при этом удается увеличить мощность К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ.

Научная и практическая ценность

1. Результаты проведенных исследований вносят существенный вклад в понимание процессов формирования компактных пинчей при сжатии двухкаскадных плазменных лайнеров.

2. Продемонстрирована возможность создания мощных источников мягкого рентгеновского излучения на основе плазменных лайнеров, в которых применяются различные способы стабилизации, такие как стабилизация аксиальным магнитным полем и каскадирование лайнеров.

3. Показана перспективность использования каскадированных лайнеров для повышения эффективности генерации К-излучения на генераторах с временем нарастания тока и 1 мкс.

4. Обобщение результатов экспериментов, выполненных автором, может быть использовано для выбора начальных параметров двухкаскадного лайнера, обеспечивающих высокий выход К-излучения, при планировании экспериментов по генерации К-излучения на генераторах с временем нарастания тока

Апробация работы

Представленные в работе результаты докладывались автором на

Международной конференции по коротковолновому излучению и его

применениям, Звенигород, 1994; на Международной конференции по

импульсным лазерам на переходах атомов и молекул, Томск, 1995; на

Международной конференции по физике плазмы, Нагойя, Япония, 1996; на Международной конференции по плотным Z-пинчам, Альбукерке, США, 2002; на семинарах ИСЭ СО РАН, а также были представлены и докладывались на Международной конференции по плотным Z-пинчам, Ванкувер, Канада, 1997.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы и изложена на 106 страницах, включая 36 рисунков, 7 таблиц, 107 наименований в списке литературы.

Во. введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели исследований, научная новизна и практическая значимость работы, приведены защищаемые положения.

В первой главе проводится краткий обзор литературных данных по исследованиям устойчивости сжатия лайнеров, методам стабилизации сжатия и оптимизации мощности и выхода К-излучения. Обсуждаются имеющиеся к моменту начала работы экспериментальные данные по двухкаскадным лайнерам.

Во второй главе приведены результаты экспериментов по созданию лайнера с помощью капиллярного разряда и по сжатию двухкаскадных лайнеров с внутренним каскадом, сформированным этим способом. Эти эксперименты являются логическим продолжением экспериментов на генераторе "СНОП-3 в которых при сжатии

двухкаскадного газового лайнера в присутствии продольного магнитного поля были зарегистрированы однородные по длине пинчи диаметром 100т200 мкм. Однородный по плотности столб плазмы с таким поперечным размером и типичной для генератора СНОП-3 погонной массой привлекателен для реализации рентгеновского лазера со столкновительной накачкой в веществах с атомным номером

Для формирования лайнера из таких веществ применялась струя низкотемпературной плазмы, истекающей из разряда в диэлектрическом капилляре. Элементный состав формирующейся струи определяется веществом стенок капилляра. Применялись капилляры, изготовленные из прессованного порошка а, также, из порошков и из твердых диэлектриков -

полиэтилен и тефлон. Для ограничения угловой расходимости струи использовалось направляющее сопло. Получейы струи плазмы с удовлетворительными с точки зрения формирования лайнера расходимостью и продольной однородностью.

Рис.2. Блок нагрузки генератора СНОП-3 с узлом капиллярного разряда. 1 - капилляр и направляющее сопло, 2- газовое сопло (катод), 3- катушки аксиального магнитного поля, 4-сгруя плазмы капиллярного разряда, 5 - анодная сетка, 6- газовый лайнер, 7 - стержни обратного токопровода.

Такая струя использовалась в качестве внутреннего каскада двухкаскадного лайнера. Внешний каскад формировался импульсным напуском газа (рис.2). Эксперименты по сжатию лайнеров проводились на генераторе СНОП-3. Для стабилизации лайнера применялось продольное магнитное поле и обратный токопровод спиральной конфигурации. При использовании капилляра из получены устойчивые однородные по длине

железосодержащие пинчи диаметром 150-5-200 мкм. Параметры плазмы,

высокая однородность пинча вдоль оси, малый диаметр отвечают требованиям, предъявляемым к активной среде рентгеновского лазера со столкновительной накачкой на 3/7-35 переходах неоноподобных ионов.

Третья глава посвящена экспериментам по генерации К-излучения аргона на генераторе СНОП-3 I'pn времени имплозии 100 НС. В качестве первого шага были проведены эксперименты по оптимизации выхода К-излучения аргона i(3-j-4 КэВ) однокаскадного лайнера. Для этого изменялся начальный радиус лайнера г0 и погонная масса лайнера т при неизменном времени сжатия, то есть при const. Это позволяет варьировать энергию

на ион плазмы при сохранении кинетической энергии лайнера. Максимальный выход К-излучения однокаскадного аргонового лайнера составил 110 Дж при начальном радиусе лайнера 0.75 см (Рис.3).

г| 100 i

t"

Й ю

■2

о « £

:----.-- — • \ ■ \ —

• а - ■

■ - - • ■

£ а 2(6

»< 4

I £

. 5 в iso

% 9

s 5'

" -I * т

3 I »

Hii'ian.in.rii ралщс лямпсря, мм

i "S i „■2 А

i s s

Ithfll |utlliyc ВЛуТрСНКСГО кяскцля, MM

Рис.3. Зависимости мощности и выхода К-нзлучешгя аргона от начального радиуса однокаскадного лайнера (слева) и начального радиуса внутреннего каскада двухкаскадного лайнера (справа).

В экспериментах с двухкаскадными лайнерами средний начальный радиус внешней оболочки составлял 1.3 см. Отношение радиуса внешней оболочки к среднему радиусу внутренней составляло г/г, = 2, 3 И 4. Согласно нульмерным расчетам, это позволяло при соотношении масс каскадов т/т, = (3-М) обеспечивать кинетическую энергию на ион внутреннего каскада не менее минимальной энергии, которую необходимо затратить для ионизации иона до

К-оболочки и нагрева плазмы до температуры при которой интенсивно излучают электроны К-оболочки '.

При среднем начальном радиусе внутреннего каскада 4 мм в отсутствие продольного магнитного поля на интегральной обскурограмме был зарегистрирован пинч (рис.4в), ради) с которого соответствует степени радиального сжатия внутреннего каскада 40-г45. В таком пинче, согласно данным рентгеноспектральной диагностики, сосредоточена практически вся масса внутреннего каскада. Максимальные значения мощности и выхода К-излучения двухкаскадного лайнера составили 160 Дж и 21 ГВт, соответственно (рис.3). Таким образом, за счет увеличения степени радиального сжатия плазмы мощность и выход К-излучения повышены в 15-5-18 раза.

В . 1 СМ -, г

Рис.4. Интегральные обскурограммы сжатия а) однокаскадного лайнера с начальным радиусом 0.75 см, б) двухкаскадного лайнера с начальным радиусом внутреннего каскада 6 мм без аксиального магнитного поля, в) двухкаскадного лайнера с начальным радиусом 0.4 см без аксиального магнитного поля, г) двухкаскадного лайнера с начальным радиусом 0.4 см с аксиальным магнитным полем 8 кГс. Спектральный диапазон hv > 3 кэВ.

Согласно оценке по двухуровневой модели , которая хорошо описывает экспериментальные данные по генерации К-излучения на различных генераторах, при уровне тока генератора СНОП-3 максимальный выход К-

1 Whitney K.G., Thomhill J.W., Apruzese J.P. and Davis J. Basic considerations for scaling Z-pinc x-ray emission with atomic number// J.Appl.Phys.- 1990.-V.67, № 4.-P.1725-1735.

2 Mosher D., Qi N., Krishnan M. A two-level model for K-shell radiation scaling of the imploding z-pinch plasma radiation source// IEEE Trans. Plasma Sci.- 1998.-V.26, № 3.-P.1052-I061.

излучения на единицу длины для однокаскадного аргонового лайнера может составлять 55 Дж/см. Достигнутый выход К-излучения двух каскадного аргонового лайнера примерно в два раза выше и составляет 105 Дж/см.

Оптимальное для генерации К-излучения и для формирования компактного пинча соотношение начальных радиусов внешнего и внутреннего каскадов составило 3-г4. При увеличении начального радиуса внутреннего каскада резко увеличивается диаметр формирующегося пинча (рис.4б), снижа'ются мощность и выход К-излучения.

Для объяснения полученных результатов было предположено, что при сжатии двухкаскадного лайнера за счет диффузии азимутального магнитного поля в области между каскадами формируется магнитная прокладка, которая может обеспечить разделение каскадов, предотвратить передачу возмущений с внешнего каскада на внутренний и обеспечить эффективную передачу энергии во внутренний каскад при упругом столкновении каскадов.

Высокая степень радиального сжатия плазмы обусловлена существенно меньшим временем разгона плазмы внутреннего каскада, по сравнению с временем нарастания тока генератора, что обеспечивает более низкие инкременты рэлей-тейлоровской неустойчивости и, следовательно, более высокую по сравнению с однокаскадным лайнером устойчивость сжатия.

Плотность ионов и электронная температура плазмы определялись по методике \ которая основана на сравнении экспериментально измеренных значений мощности К-излучения и отношения интенсивностей резонансных линий водородо- и гелиеподобных ионов с рассчитанными по ударно-излучательной модели для однородного столба плазмы радиусом, равным экспериментально измеренному радиусу плазменного пинча. Плотность ионов и электронная температура аргоновой плазмы, образованной при сжатии

Apruzese J P., Whitney K.G., Davis J, and Kepple P.C. K-shell line ratios and powers for diagnosing cylindrical plasmas of neon, aluminum, argon, and titanium// Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.-1997.- V.57, № I.- P.41-61.

двухкаскадного лайнера составили и

соответственно. Также проведены измерения температуры электронов по отношению интенсивностей сателлитов и резонансных линий водородо- и гелнеподобных ионов.

Результаты измерений электронной температуры различными методами находятся в неплохом согласии и свидетельствуют в пользу более высокой температуры при сжатии двухкаскадного лайнера.

В выстрелах с продольным магнитным полем, его индукция выбиралась близкой к индукции:

- нижняя граница магнитного поля 4, обеспечивающего устойчивое сжатие одвокаскадного лайнера с начальным радиусом максимальный ток

через лайнер). Это условие можно пояснить следующим образом. Из теории устойчивости квазистационарных пинчей известно, что стабилизация плазмы продольным магнитным полем эффективна, если аксиальное магнитное поле больше азимутального При выполнении условия (1) продольное магнитное поае становится равным азимутальному полю при 10- кратном сжатии лайнера. Однако, с точки зрения устойчивости плазменного лайнера, более важным является то, что при выполнении условия прекращается ускорение

плазмы, следовательно, прекращается и рост инкрементов РТ неустойчивости.

Для двухкаскадного лайнера под понимался начальный радиус внешнего каскада. Введение аксиального магнитного поля, хоть и способствует подавлению "перетяжек", не приводит к уменьшению радиуса пинча (рис.4г). Как результат потерь энергии на сжатие аксиального поля выход К-излучения аргона снижается.

4 Будысо А.Б., Всликович A.JI., Лмбсрмаи М.А., Фелбер Ф.С. Рост рслсй-тейлоровских и объемных конвективных неустойчивостей в динамике плазмсипых лайнеров и пинчей// ЖЗГФ,-1989,- Т. 96, вып 1.-С. 140-162.

Проведенные эксперименты позволили сделать вывод, что применение двухкаскадной структуры лайнера является эффективным способом стабилизации сжатия плазмы и повышения выхода К-излучения.

В четвертой главе представлены результаты экспериментов с неоновыми двухкаскадными лайнерами на микросекундном генераторе при уровне тока через лайнер 380 кА. Цель экспериментов заключалась в исследовании возможности переключения тока с внешнего каскада на внутренний, формирования компактного пинча с радиусом « 1 мм и получения за счет этого выхода К-излучения, сравнимого 6 таковым на генераторах с т~ 100 не.

Переключение тока на внутренний лайнер может быть обусловлено следующими процессами. 1) Быстрый рост «аномального» сопротивления плазмы внешней оболочки, которое обусловлено либо малой плотностью оболочки в целом, либо локальным уменьшением плотности в возмущениях, вызываемых развитием неустойчивостей. 2) Прорыв внешней оболочки и плазмодинамическое переключение тока на внутренний каскад из-за развития релей-тейлоровских неустойчивостей или вследствие развития в приэлектродной области возмущения, которое обусловлено изначальной .расходимостью газового лайнера.

Средние начальные радиусы внешнего и внутреннего каскадов составляли соответственно. Было целесообразно выбрать начальный радиус внутреннего каскада примерно ~ 1 см. В этом случае даже для достаточно тонких оболочек интегральный инкремент релей-тэйлоровской неустойчивости для наиболее быстрорастущих возмущений не превышает 10, что позволяет рассчитывать на формирование компактного пинча в финальной стадии имплозии.

Начальный радиус внешнего каскада желательно было выбрать больше (2-3) см. Это дает возможность в значительной степени развиться как релей-тейлоровским неустойчивостям, так и возмущению в области сопла, связанного

с расходимостью газовой струи, и таким образом обеспечить условия для переключения тока на внутренний каскад.

В выстрелах с равными массами каскадов был зарегистрирован достаточно однородный пинч радиусом меньше 1 мм (Рис.5а). В отсутствие внутреннего каскада пинч на интегральной обскурограмме не наблюдался.

При использовании двухкаскадного лайнера выход К-излучения неона составил 27-М5 Дж/см. Таких же значений выхода, согласно оценкам по двухуровневой модели , следует ожидать при сжатии однокаскадного лайнера на генераторе с такой же энергетикой и с временем нарастания тока 100 не. Причина такого совпадения достаточно ясна. Это формирование компактного пинча миллиметрового радиуса при микросекундном времени нарастания тока генератора.

Рис5. а) Интегральная обскурограмма сжатия двухкаскадного неонового лайнера, снятая за фшвтром из алюминия толщиной 8 мкм К - катод, А - анод, б) схема развития возмущения в прикатодной области внешнего каскада за счет исходной расходимости газовой оболочки. Дг - пространственный масштаб возмущения на радиусе равном радиусу внутреннего касгада, а - угол исходной угловой расходимости внешней оболочки. 1 - сопла, 2 - анодная села, 3 - исходная внешняя газовая оболочка.

Для того, чтобы понять механизм компактного сжатия двухкаскадного лайнера его структура в процессе сжатия наблюдалась с помощью хронографа со щелевой разверткой изображения. Щель хронографа ориентировалась, как перпендикулярно, так и параллельно оси лайнера. В последнем случае щель

3

К

а)

перемещалась по радиусу о г выстрела к выстрелу. Следует подчеркнуть, что инжекция газа осуществлялась с катода, анодом служила металлическая сетка с

высокой прозрачностью. На рис.6 показаны снимки временной развертки свечения плазмы на различных радиусах. Момент времени t = 0 соответствует моменту максимального сжатия внутреннего каскада и импульсу К-излучения. На радиусе 3.5 см свечение плазмы сравнительно однородно по длине лайнера. Наблюдаются

возмущения с характерной длиной волны О.З-ьО.5 см и крупномасштабное возмущение, которое проявляется в запаздывании прихода более удаленных от катода участков лайнера на заданный радиус ("zippering" эффект).

Установленные на аноде магнитные зонды свидетельствуют, что начальный радиус внешней оболочки у анода равен 4.5 см, то есть больше внешнего диаметра лайнера у катода. Угловая расходимость исходной внешней оболочки способствует ускорению плазмы в аксиальном направлении (рис.5б). За счет движения плазмы от катода в процессе сжатия должно происходить уменьшение погонной массы в прикатодной области. Действительно, на радиусе 2.5 см свечение в

прикатодной области значительно слабее, чем у анода. На радиусе меньшем

17

начмьного радиуса внутреннего каскада граница светящейся плазмы практически не возмущена, наблюдается довольно однородное свечение по всей длине зазора.

Результаты хронографической съемки, наличие компактного пинча в финальной стадии сжатия и высокий выход К-излучения свидетельствуют в пользу плазмодинамического переключения тока с внешнего каскада на внутренний, которое обусловлено крупномасштабной неустойчивостью, связанной с исходной расходимостью внешней газовой оболочки.

Пятая глава содержит результаты экспериментов по генерации К-излучения неона на генераторе ИМРИ-5 при максимальном токе через лайнер Дюгя400 кА и времени имплозии 450-500 НС. Цель экспериментов заключалась в изучении влияния продольного магнитного поля на устойчивость, мощность и выход К-излучения двухкаскадного лайнера при больших временах сжатия

Отличительной чертой этих экспериментов является попытка избежать крупномасштабного возмущения в области сопла. Для этого сопло внешнего каскада имело наклон 8 градусов в направлении к оси лайнера

Изучались четыре конфигурации лайнера с начальным радиусом внешнего каскада Г„ = 5, 4, 3 И 2.2 СМ. Внутренний каскад представлял собой сплошной газовый столб с внешним радиусом равным Для каждой

конфигурации получены зависимости мощности и выхода К-излучения от массы внутреннего каскада в присутствии магнитного поля и без него. В выстрелах с аксиальным магнитным полем его величина варьировалась в пределах от 0.3 ДО 1.5Д,,

Оптимальной с точки зрения выхода К-излучения, как в присутствии аксиального поля так и без него, оказалась конфигурация с начальным радиусом внешнего каскада г„ — 3 СМ. Максимальный выход К-излучения был получен в отсутствие продольного поля при массе внешнего каскада в 2 раза больше массы внутреннего и составил 63 Дж/см. Согласно оценке по двухуровневой модели , такие же значения выхода К-излучения могут быть

получены при сжатии однокаскадного лайнера при уровне тока генератора 400 кЛ и времени его нарастания 100 не.

Показано, что для начальных радиусов внешнего каскада 2.2, 3 и 4 см практически полное подавление неустойчивостей с модами наблюдается уже при величине магнитного поля 0.5Вя.(рис.7).

Вг = 0 кГс 0.33 кГс 0.5 кГс 0.66 кГс 0.99 кГс

Рис.7. Интегральные обскурограммы сжатия двухкаскадного лайнера при массе внутреннего каскада 7.5 мкг/см для различных значений начального продольного магнитного поля. Начальный радиус внешнего каскада 3 см. Слева изображение пинча в К-линиях неона, справа в более мягком спектральном диапазоне,

При начальном радиусе внешнего каскада 3 см выход излучения при В$ = 0.66 кГс » 0.5 Вц достигает 48 Дж/см. За счет улучшения компактности и однородности формируемого пинча примерно в два раза возрастает мощность излучения в К-линиях по сравнению с выстрелами без магнитного поля и уменьшается разброс значений выхода от выстрела к выстрелу.

Обобщая результаты экспериментов с двухкаскадными лайнерами на генераторах с временами нарастания тока от 100 не до 1 мке можно выделтъ оптимальные с точки зрения генерации К-излучения соотношения масс и начальных радиусов каскадов. Высокий выход К-излучения может быть получен при применении двухкаскадного лайнера с радиусом внутреннего каскада в раз меньше радиуса внешнего и с массой внутреннего каскада в раза меньше массы внешнего.

В заключении приводятся основные результаты и выводы:

1. Применение разряда в диэлектрическом капилляре и направляющего сопла позволяет формировать однородную на длине 1.5*2 см слаборасходящуюся струю плазмы ряда веществ с радиусом порядка 1 см и погонной массой 10-5-20 мкг/см. При использовании такой струи в качестве внутреннего каскада двухкаскадного лайнера показана возможность формирования однородного по длине плазменного столба различного элементного состава радиусом 100 мкм. Высокая продольная однородность плазменного столба, высокое отношение длины к диаметру и возможность использования различных веществ привлекательны для разработки лазеров рентгеновского диапазона.

2. На оснований измерений плотности ионов по собственному рентгеновскому излучению плазмы определена масса вещества в наблюдаемом на интегральной обскурограмме пинче радиусом « 100 мкм, образованном при сжатии двухкаскадного аргонового лайнера. Соответствие полученного значения массы с массой внутреннего каскада подтверждает возможность достижения высокой (до 45) степени радиального сжатия внутреннего каскада в двухкаскадной схеме лайнера. Высокая степень радиального сжатия плазмы обусловлена существенно меньшим временем разгона плазмы внутреннего каскада, по сравнению со временем нарастания тока генератора, что обеспечивает более высокую по сравнению с однокаскадным лайнером устойчивость сжатия.

3. За счет высокой степени радиального сжатия внутреннего каскада двухкаскадного лайнера удается в 1.5т 1.8 раза повысить мощность и выход К-излучения аргона (hv « 3-=-4 КэВ) по сравнению с однокаскадным лайнером.

4. На генераторах с временем нарастания тока 500*1000 мкс применение двухкаскадных лайнеров с отношением начальных радиусов внешнего и внутреннего каскадов 4*5 позволяет формировать плазменные пиичи с

радиусом « 0.1 см при значениях начального радиуса внешней оболочки 2*5 см. Это обеспечивает получение выхода К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ сравнимого с выходом, который следует ожидать при использовании однокаскадного лайнера на генераторах с таким же уровнем тока и временем нарастания и 100 не.

5. При сжатии двухкаскадного газового лайнера на микросекундном генераторе с большого начального радиуса (« 4 см) за счет развития приэлектродного возмущения, связанного с исходной угловой расходимостью внешней оболочки, возможно плазмодинамическое переключение тока с внешнего каскада на внутренний.

6. Применение аксиального магнитного поля для стабилизации сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера с начальным* радиусом внешней оболочки г0 = 2-5-4 см позволяет улучшить однородность формируемого пинча при величине начального магнитного поля Во [кГс] > 5/mal [MA] /г„ [см]. За счет повышения устойчивости сжатия плазмы удается повысить мощность К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ и уменьшить разброс выхода К-излучения от выстрела к выстрелу.

7. По результатам проведенных экспериментов предложена методика выбора начальных параметров двухкаскадного лайнера, при которых возможно получение высокого выхода К-излучения.

Представленные в диссертации результаты опубликованы в работах:

1. Sorokin S.A.,Chaikovsky S.A. Double shell liners as an active medium for x-ray lasers// Journal of X-ray Science and Technology.-1995.- № 5.-P.307-311.

2. Сорокин С.А.,Чайковский С.А. Сжатие двухкаскадных лайнеров с внутренним каскадом, сформированным с помощью капиллярного разряду Известия ВУЗов. Сер.Физика. -1995.-Т.38.- № 12.-C.33-39.

3. Sorokin S.A.,Chaikovsky SA K-shell radiation power and yield from double shell plasma liner implosions// Proc. Intern. Conf on Plasma Physics, Nagoya, Japan.- 1996.-V.2.- P.I 114-1116.

4. Chaikovsky S.A.,Sorokin SA Plasma density, temperature and size of single and double shell imploding liners// Proc. Intern. Conf. on Plasma Physics, Nagoya, Japan.- 1996.-V.2.-P. 1118-1121.

5. Сорокин СА, Чайковский СА О повышении выхода К-излучения из плазменного лайнера//Физика плазмы, 1996.-Т.22, вып.11.-С.992-997.

6. Sorokin S.A. and Chaikovsky S.A. K-shell radiation power and yield from double shell liner implosions// Proc. 4th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Vancouver, Qmada.-1997.-P.593-596.

7. Chaikovsky SA and Sorokin SA Density, temperature and size of a plasma produced in single and double shell liner implosions// Proc. 4th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Vancouver, Canada.-1997.- P.323-327.

8. Sorokin S.A. and Chaikovsky S.A. Double shell liner implosions// Proc. 4th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Vancouver, Canada.-1997.- P.597-600.

9. Чайковский С А, Сорокин С А Плотность и температура плазмы, образованной при имплозии одно- и двухкаскадных лайнеров// Известия ВУЗов. Сер.Физика.-1999.- Т.42, № 12.- С.75-80.

Ю.Чайковский С А, Сорокин С А Применение двухкаскадного лайнера для генерации К-излучения на микросекундном генераторе// Физика плазмы. -2001.-Т.27, вып. 11.-С. 1003-1008.

11.Chaikovsky SA, Labetsky AYu., Shishlov A.V., Fedunin A.V., Oreshkin V.I.; Baksht R.B., and Rousskikh AG. Effect of an axial magnetic field on the K-shell radiation of a neon double gas pf// Proc. 5th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Albuquerque, NM- 2002.- P. 123-126.

12.Chaikovsky SA and Labetsky AY. Layering of an annular z-pinch sheath in the presence of an axial magnetic field// Proc. 5lh Intern. Conf. on dense Z-pinches, Albuquerque, NM.- 2002.- P.225-128.

B.Choikovsky S./V, Labetsky A.Yu., Oreshkin V.I., Shishlov AV., Baksht R.B., Fedunin A.V. and Rousskikh A.G. The K-shcli radiation of a double gas puflfz-pinch with an axial magnetic field//Laser and particle beams.-2003.- V.21, № 2.-P.255-264.

14. Shishlov A.V., Baksht R.B., Chaikovsky S.A., Labetsky A.Yu., Oreshkin VJ., Rousskikh A.G. and Fedunin A.V. Double gas puff z-pinch with axial magnetic field for K-shell radiation production// Proc. 5th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Albuquerque, NM.-2002.- P.I 17-122. ~

Р21 35 3

РНБ Русский фонд

200Н 18166

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Необходимое условие для генерации К-излучения из плазменного лайнера.

1.2 Эффективность генерации К-излучения.

1.3 Релей-Тейлоровская неустойчивость плазмы лайнера и стабилизация сжатия лайнера продольным магнитным полем.

1.4 Компактность сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера.

1.5 Лазеры рентгеновского диапазона на основе электроразрядной плазмы.

1.6 Постановка задачи.

ГЛАВА 2. СЖАТИЕ ДВУХКАСКАДНЫХ ЛАЙНЕРОВ С ВНУТРЕННИМ КАСКАДОМ, СФОРМИРОВАННЫМ С ПОМОЩЬЮ КАПИЛЛЯРНОГО РАЗРЯДА.

2.1.Формирование лайнеров с помощью капиллярного разряда.

2.2. Сжатие двухкаскадных лайнеров с внутренним каскадом, сформированным с помощью капиллярного разряда.

Выводы.

ГЛАВА 3. ГЕНЕРАЦИЯ К-ИЗЛУЧЕНИЯ АРГОНА НА ГЕНЕРАТОРЕ СНОП-3 С ВРЕМЕНЕМ НАРАСТАНИЯ ТОКА 100 НС.

3.1. Проведение эксперимента и методика измерений.

3.2. Результаты экспериментов.

3.2.1. К-излучение и параметры плазмы однокаскадного лайнера.

3.2.2. Устойчивость сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера.

3.2.3. К-излучение двухкаскадного лайнера.

3.2.4 Сравнение параметров плазмы одно- и двухкаскадных лайнеров.

3.2.5. Кинетическая энергия внутреннего каскада.

3.2.6. Влияние продольного магнитного поля.

Выводы.

ГЛЛВЛ 4. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПАКТНОГО ПИНЧА ПРИ СЖАТИИ ДВУХКАСКАДНОГО ЛАЙНЕРА МИКРОСЕКУНДНЫМ ИМПУЛЬСОМ ТОКА.

4.1. Методика эксперимента и диагностика.

4.2. Компактность финального пинча.

4.3 Структура двухкаскадного лайнера в ходе его имплозии.

Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ДВУХКЛСКЛДНЫМИ ЛАЙНЕРАМИ В ПРИСУТСТВИИ ПРОДОЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ БОЛЬШИХ ВРЕМЕНАХ ИМПЛОЗИИ.

5.1. Экспериментальное оборудование, диагностика и методика проведения эксперимента.

5.2. Результаты экспериментов и обсуждение.

5.2.1. К-излучение однокаскадного лайнера.

5.2.2. Улучшение однородности плазменного пинча в присутствии аксиального магнитного поля.

5.2.3. К-излучение двухкаскадного лайнера с аксиальным магнитным полем и без него.

5.2.4. Влияние массы внутреннего каскада на компактность пинча.

5.2.5. Влияние магнитного поля на разброс выхода К-излучения.

5.3. Выбор начальных параметров двухкаскадного лайнера для генерации Кизлучения.

Выводы.

Магнитное сжатие легких цилиндрических оболочек (лайнеров) током сильноточного генератора является одним из наиболее эффективных способов получения плотной высокотемпературной плазмы. В первой стадии имплозии происходит ионизация вещества, разгон лайнера и передача энергии генератора в кинетическую энергию вещества. В стадии кумуляции плазмы на оси направленная кинетическая энергия конвертируется в тепловую энергию ионов и электронов плазмы, генерируется мощный импульс теплового излучения плазмы. На сильноточных генераторах с временем нарастания тока около 100 не при типичных значениях начального радиуса лайнера 1-^-2 см может быть о достигнута финальная скорость сжатия до 10 см/с. При таких значениях скорости сжатия температура электронов плазмы может достигать нескольких кэВ. Максимум спектра излучения такой плазмы приходится на мягкий рентгеновский диапазон.

Актуальность диссертационной работы связана с большим интересом к плазменным лайнерам с точки зрения практических приложений и фундаментальных исследований. Интенсивно ведутся работы но реализации управляемого термоядерного синтеза при обжатии мишени мощным тепловым излучением плазмы лайнера. В этом направлении наблюдается значительный прогресс в связи с созданием мультимегаамиерных генераторов [1,2]. Возможность получения высокого выхода мягкого рентгеновского излучения за один импульс представляет интерес для фундаментальной спектроскопии [3], микролитографии [4,5,6] и импульсной микроскопии живых биологических объектов [7,8]. Особое внимание в последние годы привлекают задачи повышения мощности и выхода рентгеновского излучения в спектральном диапазоне выше 1 кэВ для исследований по воздействию излучения на вещество и для накачки лазеров рентгеновского диапазона [9, 10].

Замечательными свойствами обладает сама плазма линча. Высокие плотность и температура плазмы, большое отношение длины плазменного пинча к его радиусу перспективны с точки зрения генерации когерентного излучения в мягкой рентгеновской области спектра [11,12]. Ряд процессов, происходящих при пинчевании и протекающих в плазме лайнера (самопоглощение излучения, формирование плазменных струй и т.д.) аналогичны процессам в космической плазме. Это дает возможность моделировать астрофизические явления в лабораторных условиях (см., напр.,

13]).

Одной из основных проблем, которая в той или иной степени ограничивает возможность практического использования плазменных лайнеров, является неустойчивый характер сжатия. Наиболее разрушительными являются неустойчивости рэлей-тейлоровского (РТ) типа и крупномасштабные неустойчивости, связанные с несовершенством исходного лайнера. Рэлей-тейлоровские неустойчивости присущи самому способу ускорения вещества магнитным полем [14], а существующие методы формирования лайнера не позволяют избежать аксиальных (при импульсном напуске газа или плазмы [15, 16]) или азимутальных (проволочные каскады [17]) неоднородностей в структуре исходного лайнера. Наличие этих неоднородностей отражается на компактности финального плазменного пинча.

Развитие РТ неустойчивостей в ходе сжатия лайнера, согласно двумерным магнитогидродинамическим расчетам (см., напр., [18, 19, 20, 21, 22]), приводит к увеличению эффективной толщины плазменной оболочки, увеличению времени термализации плазмы, приводит к значительным неоднородностям плотности по длине пинча и может быть причиной снижения энерговклада в плазму, выхода и мощности излучения. Основным экспериментальным фактом, отражающим негативное влияние неустойчивостей, является ограничение на степень радиального сжатия плазмы. Анализ экспериментальных данных показывает, что без применения специальных методов стабилизации степень радиального сжатия лайнера не превышает 10-5-20 (см., например, [12,18, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35]).

Особенно сильно влияние ограниченной степени радиального сжатия сказывается в задачах, где требуется использовать лайнер с большим ( > 3 см) начальным радиусом. Однако в последние годы именно такие задачи вызывают повышенный интерес: например, получение мощных импульсов излучения в спектральном диапазоне выше 1 кэВ на генераторах с большим временем нарастания тока (т « 1 мкс). Генераторы тока микросекундного диапазона конструктивно значительно проще и менее дороги, по сравнению с быстрыми генераторами. В диапазоне спектра выше 1 кэВ могут эффективно излучать электроны К-оболочки ионов с зарядом ядра больше 10. Для достижения необходимой температуры плазмы требуется финальная скорость сжатия не менее 2-10 см/с [36]. Такого значения финальной скорости имплозии на генераторах с большим временем нарастания тока можно достичь только при больших значениях начального радиуса лайнера. Ограничение на степень радиального сжатия приводит к ограничению финального радиуса и, следовательно, финальной плотности плазмы. Это ограничивает мощность и выход излучения электронов К-оболочки (К-излучения). Как результат эффективность генерации К-излучения при больших начальных радиусах лайнера крайне низка (см., напр., [18,37]).

Развитие неустойчивостей препятствует формированию тонких и однородных по длине высокотемпературных пинчей, которые могут быть использованы, как активная среда лазеров рентгеновского диапазона. Например, в схеме лазера со столкновительной накачкой [38, 39, 40] для эффективного расселения нижнего лазерного уровня необходима высокая оптическая прозрачность плазмы, что требует поперечного размера плазмы несколько сотен микрон. Высокое отношение длины нинча к его диаметру также требуется для обеспечения низкой расходимости лазерного излучения.

Перспективным методом стабилизации сжатия и повышения эффективности генерации излучения может быть использование двухкаскадной структуры лайнера [18, 41, 42, 43, 44, 4546, 47, 48, 49, 50]. По сравнению с традиционными ("однокаскадными") лайнерами, которые представляют собой полый или сплошной плазменный цилиндр, исходный "двухкаскадный" лайнер состоит из двух коаксиальных оболочек. Настоящая работа направлена на исследование преимуществ двухкаскадной схемы лайнера по сравнению с традиционной однокаскадной схемой, с точки зрения компактности сжатия плазмы, эффективности генерации К-излучения и имела целыо:

1. Исследование и сравнительный анализ эффективности генерации К-излучения при сжатии одно- и двухкаскадных газовых лайнеров. Оптимизация исходных параметров двухкаскадного лайнера с точки зрения генерации К-излучения. Определение плотности и температуры плазмы в финальной стадии сжатия лайнера по ее собственному рентгеновскому излучению.

2. Исследование влияния аксиального магнитного поля на мощность и выход К-излучения двухкаскадного лайнера.

3. Разработка и апробация методики формирования однородного плазменного столба из веществ, пригодных для получения инверсии населенности уровней и генерации лазерного излучения в ВУФ диапазоне спектра при столкновительной накачке.

4. Исследование структуры двухкаскадного лайнера в процессе сжатия и возможных механизмов формирования компактного пинча в двухкаскадной схеме лайнера на микросекундпом генераторе.

К началу диссертационной работы было известно, что продольное магнитное поле позволяет улучшить качество пинча, образуемого при сжатии однокаскадного лайнера [51, 52], однако потери энергии на сжатие магнитного потока приводят к падению мощности и выхода излучения [53, 54]. В экспериментах с двухкаскадными лайнерами в присутствии продольного магнитного поля были зарегистрированы тонкие однородные пинчи диаметром 100 мкм, что соответствует 100-кратному радиальному сжатию внутреннего каскада [49]. Однако до конца невыясненным оставался вопрос о массе плазмы, сосредоточенной в наблюдаемом на интегральной обскурограмме пинче. О высокой степени радиального сжатия лайнера можно говорить лишь в том случае, если масса плазмы пинча соответствует массе лайнера. Кроме того, эффективность передачи энергии генератора в плазму стабилизированного пинча и эффективность генерации излучения исследованы не были. Возможность получения более компактного пинча (по сравнению с однокаскадными лайнерами) показана в экспериментах с двухкаскадными лайнерами и без магнитного поля. Отмечалось, что введение дополнительной оболочки приводит к увеличению мощности [42] и выхода излучения как в диапазоне ниже 1 кэВ [44,45], так и в диапазоне выше 1 кэВ [48]. Тем не менее, не имелось корректных подтверждений высокой для энергетики конкретного генератора эффективности генерации излучения в диапазоне спектра выше 1 кэВ при использовании двухкаскадного лайнера.

Для подтверждения преимущества двухкаскадной схемы лайнера с точки зрения генерации К-излучения необходимо было провести корректное сравнение мощности и выхода К-излучения двухкаскадного и однокаскадного лайнеров. Для этого должна быть проведена оптимизация и найдены максимальные значения мощности и выхода К-излучения однокаскадного лайнера. Кроме того, представляла интерес задача оптимизации параметров двухкаскадного лайнера. В двухкаскадной схеме лайнера, по сравнению с однокаскадным лайнером имеется больше начальных параметров (масса и начальный радиус внутренней и внешней оболочек), которые можно варьировать в эксперименте. С одной стороны, это дает более широкие возможности для оптимизации, но с другой стороны делает полномасштабную оптимизацию очень трудоемкой задачей.

В настоящей работе экспериментально проведено последовательное сравнение мощности и выхода К-излучения однокаскадных и двухкаскадных лайнеров, исследована возможность формирования компактных пинчей в двухкаскадной схеме лайнера.

На защиту выносятся следующие положения.

• Применение лайнера двухкаскадной структуры с отношением начального радиуса внешней оболочки к начальному радиусу внутренней 3-ь5 позволяет в 1.5-^2 раза повысить эффективность генерации излучения с энергией квантов hv > 1 кэВ.

• На основании измерений плотности ионов по собственному рентгеновскому излучению плазмы показано, что масса плазменного пинча, образованного при сжатии двухкаскадного лайнера, сопоставима с массой внутреннего каскада, что подтверждает возможность достижения высокой (до 45) степени радиального сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера.

• Применение струи плазмы капиллярного разряда в качестве внутреннего каскада двухкаскадного лайнера позволяет формировать однородный по длине столб плазмы диаметром 0.1-0.2 мм из веществ с зарядом ядра 24-г29, на основе которого возможна реализация рентгеновского лазера со столкновительпой накачкой на 3p-3s переходах неоноподобных ионов.

• Введение аксиального магнитного ноля существенно улучшает однородность финального пинча, формируемого при сжатии двухкаскадного лайнера с начальным радиусом внешнего каскада до 4 см, при этом удается увеличить мощность К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ.

По мнению автора, новыми являются следующие результаты:

1. Экспериментально показана возможность достижения высокой (до 45) степени радиального сжатия плазмы внутреннего каскада двухкаскадного лайнера в отсутствие продольного магнитного поля. За счет высокой степени радиального сжатия плазмы внутреннего каскада повышена эффективность генерации К-излучения.

2. Разработана схема создания двухкаскадного лайнера с внешним газовым каскадом и внутренним каскадом, сформированным с помощью струи низкотемпературной плазмы, истекающей из капиллярного разряда. При сжатии такого двухкаскадного лайнера получен однородный столб железосодержащей плазмы с параметрами близкими к оптимальным с точки зрения получения инверсии и лазерной генерации на 3/>35 переходах неоноподобных ионов железа за счет столкновительной накачки.

3. Показано, что применение двухкаскадной структуры лайнера на генераторах с фронтом импульса тока 500-И ООО не позволяет повысить эффективность генерации К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ.

4. Предложен механизм обострения импульса тока на внутреннем каскаде за счет отрыва внешнего каскада от электрода в процессе его сжатия, при изначально значительной угловой расходимости внешнего каскада.

5. Экспериментально показано, что применение аксиального магнитного поля позволяет увеличить .мощность К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ.

Научная и практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Результаты проведенных исследований имплозии двухкаскадных плазменных лайнеров вносят существенный вклад в понимание процессов формирования компактных сильноизлучающих пинчей в финальной стадии сжатия двухкаскадного лайнера.

2. Продемонстрирована возможность создания мощных источников мягкого рентгеновского излучения на основе плазменных лайнеров, в которых применяются различные способы стабилизации - такие, как стабилизация аксиальным магнитным полем и каскадирование лайнеров.

3. Показана перспективность использования каскадированных лайнеров для эффективной генерации К-излучения на генераторах со временем нарастания тока « 1 мкс.

4. Обобщение результатов экспериментов, выполненных автором, может быть использовано для выбора начальных параметров двухкаскадного лайнера, обеспечивающих высокий выход К-излучения, при планировании экспериментов по генерации К-излучения на генераторах с временем нарастания тока ЮО-ИООО не.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

Выводы

1. Проведено исследование влияния аксиального магнитного поля на устойчивость сжатия двухкаскадного лайнера при временах сжатия 450-г500 не. При начальных радиусах внешнего каскада до 4 см величина магнитного поля, достаточная для формирования устойчивого однородного вдоль оси z пинча, удовлетворяет условию В0 [kGJ >51тах [МА]/г0 [ст].

2. Применение двухкаскадного лайнера позволяет повысить эффективность генерации К-излучения неона на генераторе со временем нарастания тока 450 не. Максимальный выход К-излучения неона достигается при значении начальных радиусов внешнего и внутреннего каскадов 3 и 0.6 см, соответственно, и отношении массы внешнего каскада к массе внутреннего и 2. При увеличении начального радиуса внешнего каскада до 4ч-5 см компактный пинч радиусом « 0.1 см удается сформировать за счет существенного увеличения массы внутреннего каскада, что приводит к снижению финальной скорости сжатия и, как результат, падению выхода К-излучения.

3. Применение аксиального магнитного поля может позволить повысить мощность К-излучения, а также снизить разброс выхода К-излучения от выстрела к выстрелу.

4. Предложена схема выбора оптимальных, с точки зрения генерации К-излучения, начальных параметров двухкаскадного лайнера.

В заключении главы автор хотел бы выразить благодарность коллективу отдела импульсной техники ИСЭ СО РАН за техническую поддержку и помощь в создании генератора ИМРИ-5 и Орешкину В.И. за проведенные магнитогидродинамические расчеты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сильноточных генераторах с временем нарастания тока 100-И ООО не проведены эксперименты с двухкаскадными плазменными лайнерами.

Основными результатами исследований являются следующие.

1. Применение разряда в диэлектрическом капилляре и направляющего сопла позволяет формировать однородную на длине 1.5^2 см слаборасходящуюся струю плазмы ряда веществ (.AljOi, FeiOi, NaF) с радиусом порядка 1 см и погонной массой 10-ь20 мкг/см. При использовании такой струи в качестве внутреннего каскада двухкаскадного лайнера показана принципиальная возможность формирования однородного по длине плазменного столба различного элементного состава радиусом 100 мкм. Высокая продольная однородность плазменного столба, высокое отношение длины к диаметру и возможность использования различных веществ привлекательны для разработки лазеров рентгеновского диапазона.

2. На основании измерений плотности ионов по собственному рентгеновскому излучению плазмы определена масса вещества в наблюдаемом на интегральной обскурограмме пинче радиусом « 100 мкм, образованного при сжатии двухкаскадного аргонового лайнера. Соответствие полученного значения массы с массой внутреннего каскада подтверждает возможность достижения высокой (до 45) степени радиального сжатия внутреннего каскада в двухкаскадной схеме лайнера. Высокая степень радиального сжатия плазмы обусловлена существенно меньшим временем разгона плазмы внутреннего каскада по сравнению со временем нарастания тока генератора, что обеспечивает более высокую по сравнению с однокаскадным лайнером устойчивость сжатия.

3. За счет высокой степени радиального сжатия внутреннего каскада двухкаскадного лайнера удается в 1.5-;-1.8 раза повысить мощность и выход К-излучения аргона (hv « 3-ь4 кэВ) но сравнению с однокаскадным лайнером.

4. На генераторах со временем нарастания тока 500-И ООО мкс применение двухкаскадиых лайнеров с отношением начальных радиусов внешнего и внутреннего каскадов 4-ь5 позволяет формировать плазменные пинчи с радиусом « 0.1 см при значениях начального радиуса внешней оболочки 2-5-5 см. Это обеспечивает получение выхода К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ сравнимого с выходом, который следует ожидать при использовании однокаскадного лайнера на генераторах с таким же уровнем тока и временем нарастания и 100 не.

5. При сжатии двухкаскадного газового лайнера на микросекундном генераторе с большого начального радиуса 4 см) за счет развития приэлектродного возмущения, связанного с исходной угловой расходимостью внешней оболочки, возможно плазмодинамическое переключение тока с внешнего каскада на внутренний.

6. Применение аксиального магнитного поля для стабилизации сжатия плазмы в двухкаскадной схеме лайнера с начальным радиусом внешней оболочки г0 = 2-Й см позволяет улучшить однородность формируемого пинча при величине начального магнитного поля Во [кГс] > 51тах [МЛ] /г0 [см]. За счет повышения устойчивости сжатия плазмы удается повысить мощность К-излучения в спектральном диапазоне около 1 кэВ и уменьшить разброс выхода К-излучения от выстрела к выстрелу.

7. По результатам проведенных экспериментов предложена методика выбора начальных параметров двухкаскадного лайнера, при которых возможно получение высокого выхода К-излучения.

Благодарности:

Автор выражает благодарность научному руководителю С.А. Сорокину за огромный опыт, приобретенный автором за годы сотрудничества, за многочисленные попытки поднять уровень понимания автором физики исследуемых явлений, за здравую критику при обсуждении результатов экспериментов и диссертации.

Автор благодарен сотрудникам отдела высоких плотностей энергии ИСЭ В.И. Орешкину - за предоставленную программу для расчетов по ударно-излучательной модели, проведение одномерных магнитогидродинамических расчетов, А.В. Шишлову, А.Г. Русских, АЛО. Лабецкому - за полезные обсуждения результатов экспериментов, А.В. Федюнину - за помощь в проведении экспериментов.

Особо хотелось бы выразить глубокую признательность Н.А. Ратахину за всестороннюю поддержку при написании и представлении диссертации, что неизменно придавало автору уверенности в своих силах. Такую поддержку и участие невозможно переоценить.

1. Matzen М.К. Z-pinches as intense sources for high-energy physics applications// Phys. Plasmas.-1997.-V.4, № 5.-P. 1519-1527.

2. Burkhalter P.J., Shiloh J., Fisher A., and Cowan R. D. X-ray spectra from a gas-puff z-pinch device//J. Appl. Phys.-1979.-V.50, № 7.-P.4532-4540.

3. Pearlman J.S. and Riordan J.C. X-ray lithography using a pulsed plasma source// J. Vac. Sci. Technol.-1981 .-Vol. 19, № 4.-P.1190-1193.

4. Dahlbacka G., Matthews S.M., Stringfield R., Roth I., Cooper R., Ecker В., and Sze H.M. A new, efficient pulsed plasma soft x-ray source// Proc: Conf. on low energy x-ray diagnostics, Monterrey, USA.- 1981.-P.32-34.

5. Bailey J., Ettinger Y., Fisher A., and Feder R. Evaluation of the gas puff Z-pinches as an x-ray lithography and microscopy source// Appl. Phys. Lett.- 1982.-V.40, 1.-P.33-35.

6. Weinberg I.N. and Fisher A. Elemental imagine of biological speciments using a Z-pinch// Appl. Phys. Lett.- 1985.- V.47, № 10.- P.l 116-1118.

7. Feder R., Pearlman J.S., Riordan J.C., and Costa J.L. Flash x-ray microscopy with a gas jet plasma source//J. Microsc.- 1984.-V.135.-P.347-352.

8. Apruzese J.P. and Davis J. Kinetics of x-ray lasing by resonant photoexcitation: Fundamentals of pumping power and gain for the NaX — NelX system// Phys. Rev. A.- 1985.-V.31, № 5.-P.2976-2983.

9. Ораевский A.M., Семенов О.Г., Чичков Б.Н. Плазма Z-пинчей как активная среда лазеров далекой ультрафиолетовой области спектра// Квантовая электроника.-1987.-Т. 14, вып. 10.-С. 1988-2005.

10. Davis J., Clark R., Apruzese J.P. and Kepple P.C. A z-pinch neonlike x-ray laser// IEEE Trans. On Plasma Sci.-1988.-V.16, № 5.-P.482-490.

11. Ryutov D.D. and Remington B.A. Scaling astrophysical phenomena to high-energy-density laboratory experiments// Plasma Phys. Control. Fusion.- 2002.-V.44, № 12B.-P.B407-B423.

12. Harris E.G. Rayleigh-Taylor instabilities of a collapsing cylindrical shell in a magnetic field// Phys. Fluids.-1962.-V. 5, № 19.-P. 1057-1062.

13. Shiloh J., Fisher A. and RostokerN. Z Pinch of a Gas Jet// Phys.Rev. Lett.-1978.-V.40, № 8.-P.515-518.

14. Hsing W.W. and Porter J.L. Measurements of axial nonuniformities in gas-puff implosions// Appl.Phys.Lett.-1987.-V.50, № 22.-P. 1572-1574.

15. Stallings C., Nielsen K. and Schneider R. Multiple-wire array load for high-power pulsed generators//Appl. Phys. Lett.-1976.-V.29, № 7.-P.404-406.

16. Baker W.L., Clark M.C., Degnan J.H., Kiuttu G.F., McClenahan C.R. and Reinovsky R.E. Electromagnetic-implosion generation of pulsed high-energy-density plasma//J.Appl. Phys.-1978.-V.49, № 9.-P.4694-4706.

17. Hussey T.W., Roderick N.F. and Kloc D.A. Scaling of MHD instabilities in imploding plasma liners// J. Appl. Phys.-1980.-V.51, № 3.-P. 1452-1463.

18. Hussey T.W. Instabilities in cylindrical plasma liners imploded by high magnetic field// Proc: 3th Intern. Conf. on megagauss magnetic field generation and related topics, Novosibirsk, Russia, 1983.-P. 208-212.

19. Greene A.E., Bowers R.L., Brownell J.H., Oliphant T.A., Peterson D.L. and Weiss D.L. Computational simulations of the Laguna foil implosion experiments// Proc. 2th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Laguna Beach, С A, 1989.-P. 181-190.

20. Cochran F.L., Davis J. and Velikovich A.L. Stability and radiative performance of structured Z-pinch loads imploded on high-current pulsed power generators// Phys. Plasmas.-1995.-V.2, № 7.-P.2765-2772.

21. Deeney C., LePell P. D., Cochran F. L., Coulter M. C., Whitney K. G., Davis J. Argon gas puff implosion experiments and two-dimensional modeling.// Phys. Fluids.B.-1993.-V.5, № 3.-P.992-1001.

22. Deeney C., LePell P.D., Failor B.H., Meachum J. S., Wong S., Thornhill J. W., Whitney K. G. and Coulter M. C. Radius and current scaling of argon K-shell radiation.//J. Appl. Phys.-1994.-V.75, K« 6.-P.2781-2788.

23. Degnan J.H., Baker W.L. and Turchi P.J. Imploding liner research at the weapons laboratory// Proc. 2nd Intern. Conf. on dense Z-pinches, Laguna Beach, С A.- 1989.-P.34-54.

24. Matuska W., Lee H., Hochaday R., Peterson D. Source to detector spectrum transformation and its inverse for the Pegasus z-pinch// Proc. 3rd Intern. Conf. on dense Z-pinches, London, UK, 1993.-P.525-532.

25. Whitney K.G., Thornhill J.W., Apruzese J.P. and Davis J. Basic considerations for scaling Z-pinch x-ray emission with atomic number// J.Appl.Phys.- 1990.-V.67, Л«4.-Р. 1725-1735.

26. Degnan J.H., Reinovsky R.E., Honea D.L. and Bengston R.D. Electromagnetic implosions of cylindrical gas "shells"// J.Appl. Phys.-1981.-V.52, № 11.-P. 65506561.

27. Виноградов A.B., Шляпцев B.H. Расчёт инверсии населённости на переходах многозарядных неоподобных ионов, лежащих в области 200-2000 А// Квантовая электроника.-1980.-Т.7, вып.6.-С.1319.

28. Feldman U. and Seely J.F. Scalling of collisionally pumped 3s-3p laser in the neon isoelectronic sequence//J. Appl. Phys.-1984.-V. 56, № 9.-P.2475-2478.

29. Орешкин В.И. Расчет инверсии на переходах Ne-подобных ионов/В.И. Орешкин, В.В.Лоскутов; ТНЦ СО АН СССР, Институт сильноточной электроники,- 1992.-Деп. в ВИНИТИ, №1713-В92.

30. Афонин В.И., Бакулин Ю.Д., Лучинский А.В. Расчёт сжатия ДТ-смеси электрически взрывающейся цилиндрической оболочкой// ПМТФ.- 1980.- № 6.-С.3-9.

31. Sincerny P., Wong S., Buck V., Gilman С. and Sheridan Т. Pulsed compression with an imploding gas puff// Proc. 5th Pulsed Power Conf., Arlingthon, VA.- 1985.-P. 701-703.

32. Golberg S.M., Liberman M.A. and Velikovich A.L. Plasma compression, heating and fusion in megagauss z-0 pinch systems// Plasma Phys. Contr. Fusion.-1990.-V.23, № 5.-P.319-326.

33. Бакшт Р.Б., Лучинский А.В., Федюнин A.B. Источник мягкого рентгеновского излучения на основе каскадированного лайнера: Препринт Jte 30. Томский научный центр СО РАН, 1990.- 12 с.

34. Smirnov V.P. Fast liners for inertial fusion// Plasma Phys. Contr. Fusion. 1991.-V.33,№ 13.-P.1697-1714.

35. Бакшт Р.Б., Л.В. Лучинский, Л.В. Федюнин. Источник мягкого рентгеновского излучения на основе каскадированного лайнера// ЖТФ.-1992.-T.62,№ 11.-С.145-150.

36. Chang T-F., Fisher Л. and Van Drie Л. X-ray results from a modified nozzle and double gas puff z-pinch// J. Appl. Phys.-1991.-V.69, № 6.-P.3447-3450.

37. Сорокин C.A., Чайковский C.A. Сжатие двухкаскадных плазменных лайнеров на сильноточном генераторе СНОП-3: Препринт № 12. Томский научный центр СО РАН, 1992.- 25 с.

38. Сорокин С.А., Чайковский С.А. Получение высоких степеней устойчивости радиального сжатия лайнеров// Физика плазмы.- 1993.-Т.19, вып. 7.-С. 856-865.

39. Wessel F.J., Felber F. S., Wild N. С. and Rahman H. U., Fisher A. and Ruden E. Generation of high magnetic fields using a gas-puff Z-pinch// Appl. Phys. Lett.-1986.-V.48, № 17.-P. 1119-1121.

40. Felber F.S., Wessel F. J., Wild N. C., Rahman H. U., Fisher A., Fowler С. M., Liberman M. A. and Velikovich A. L. Ultrahigh magnetic fields produced in a gas-puff Z-pinch//J. Appl.Phys.- 1988.-V.64, № 8.-P. 3831-3844.

41. Sorokin S.A., Chaikovsky S.A. Implosion of gas-puff liners with an initial axial magnetic field// Proc. 2nd Intern. Conf. on dense Z-pinches, Laguna Beach, CA.-1989.-P.438-444.

42. Сорокин C.A., Хачатурян А.В., Чайковский C.A. Экспериментальное исследование устойчивости сжатия полых плазменных лайнеров с начальным аксиальным магнитным полем// Физика плазмы.- 1991.-Т. 17, вып. 12.-С. 14531458.

43. Apruzese J.P., Whitney K.G., Davis J, and Kepple P.C. K-shell line ratios and powers for diagnosing cylindrical plasmas of neon, aluminum, argon, and titanium// Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.- 1997.- V.57, № 1.-P.41-61.

44. Mosher D., Qi N., Krishnan M. Л two-level model for K-shell radiation scaling of the imploding z-pinch plasma radiation source// IEEE Trans. Plasma Sci.- 1998.-V.26,№3.-P. 1052-1061.

45. Будько Л.Б., Великович Л.Л., Либерман M.A., Фелбер Ф.С. Рост релей-тейлоровских и объёмных конвективных неустойчивостей в динамике плазменных лайнеров и пинчей//ЖЭТФ.- 1989.- Т. 96, вып 1.-С. 140-162.

46. Sorokin S.A.,Chaikovsky S.A. Double shell liners as an active medium for x-ray lasers// Journal of X-ray Science and Technology.-1995.- № 5.-P.307-311.

47. Сорокин C.A.,Чайковский C.A. Сжатие двухкаскадиых лайнеров с внутренним каскадом, сформированным с помощью капиллярного разряда// Известия ВУЗов. Сер.Физика. -1995.-Т.38.- К» 12.-C.33-39.

48. Chaikovsky S.A.,Sorokin S.A. Plasma density, temperature and size of single and double shell imploding liners// Proc. Intern. Conf. on Plasma Physics, Nagoya, Japan.- 1996.-V.2.-P. 1118-1121.

49. Sorokin S.A.,Chaikovsky S.A. K-shell radiation power and yield from double shell plasma liner implosions// Proc. Intern. Conf. on Plasma Physics, Nagoya, Japan.- 1996.-V.2.- P. 1114-1116.

50. Сорокин C.A., Чайковский C.A. О повышении выхода К-излучения из плазменного лайнера//Физика плазмы, 1996.-Т.22, вып.11.-С.992-997.

51. Sorokin S.A. and Chaikovsky S.A. K-shell radiation power and yield from double shell liner implosions// Proc. 4th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Vancouver, Canada.- 1997.- P.593-596.

52. Sorokin S.A. and Chaikovsky S.A. Double shell liner implosions// Proc. 4th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Vancouver, Canada.- 1997.- P.597-600.

53. Chaikovsky S.A. and Sorokin S.A. Density, temperature and size of a plasma produced in single and double shell liner implosions// Proc. 4th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Vancouver, Canada.- 1997.- P.323-327.

54. Чайковский С.А., Сорокин С.А. Плотность и температура плазмы, образованной при имплозии одно- и двухкаскадных лайнеров// Известия ВУЗов. Сер.Физика.-1999.- Т.42, № 12.- С.75-80.

55. Чайковский С.А., Сорокин С.А. Применение двухкаскадного лайнера для генерации К-излучения на микросекундном генераторе// Физика плазмы.-2001 .-Т.27, вып. 11 .-С. 1003-1008.

56. Chaikovsky S.A., Labetsky A.Yu., Oreshkin V.I., Shishlov A.V., Baksht R.B., Fedunin A.V. and Rousskikh A.G. The K-shell radiation of a double gas puff z-pinch with an axial magnetic field//Laser and particle beams.-2003.- V.21, № 2.-P.255-264.

57. Chaikovsky S.A. and Labetsky A.Y. Layering of an annular z-pinch sheath in the presence of an axial magnetic field// Proc. 5th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Albuquerque, NM.- 2002.- P.225-128.

58. Арцимович JI.A. Управляемые термоядерные реакции.-М: Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1961.- 468 с.

59. Pereira N.R. and Davis J. X-rays from z-pinches on relativistic electron-beam generators//J. Appl. Phys.-1988.- V.64, № 3.-P.R1-R27.

60. Gazaix M, Doucet H. J., Etlicher В., Furtlehner J. P., Lamain H. and Rouille С. A new method to produce an annular cylindrical plasma for imploding plasma experiments//.!. Appl. Phys.- 1984.-V.56, №11.- P.3209-3214.

61. Young F.C., Stephanakis S. J., Scherrer V. E., Welch B. L., Mehlman G., Burkhalter P. G., and J. P. Apruzese J. P. Implosion of sodium-bearing capillarydischarge plasmas for x-ray laser experiments// Appl.Phys. Lett.-1987.-V.50, № 16.-P.l 053-1055.

62. Welch B.L., Young F. C., Commisso R. J., Hinshelvvood D. D., Mosher D. and Weber В. V. Sodium-fluoride discharge for fast Z-pinch experiments// JAP.- 1989.-V.65, № 7.-P.2664-2672.

63. Krishnan M., Deeney C., Nash Т., LePell P.D. and Childers K. Review of z-pinch research at Physics International company// Proc. 2th Intern. Conf. on dense Z-pinches, Laguna Beach, С A.- 1989.-P.17-26.

64. Роуз Д. Дж., Кларк М. Физика плазмы и управляемые термоядерные реакции.-М: Госатомиздат, 1963.- 488 с.79 . Кадомцев Б.Б. Гидромагнитная устойчивость плазмы // Вопросы теории плазмы.-1963.-Вып. 2.-С. 132-176.

65. Gol'berg S.M., Velikovich A.L. Snovvplough mechanism and stability of imploding multicascade liner systems// Proc. 3rd Intern. Conf. on dense Z-pinches, London, UK.- 1993.- P.42-50.

66. Skinner C.H. Review of soft x-ray lasers and their applications// Phys. Fluids B.-1991.-V.3, № 8.-P.2420-2429.

67. Rocca J. J., Tomasel F. G., Marconi M. C., Shlyaptsev V. N., Chilla J. L. A., Szapiro В. T. and Giudice G. Discharge-pumped soft-x-ray laser in neon-like argon// Phys. Plasmas.- 1995,- V. 2, № 6.- P.2547-2554.

68. Shin H.-J., Kim D.-E., Lee T.-N. Soft x-ray amplification in a capillary discharge// Phys. Rev.E.- 1994.- V.50, № 2.-P.1376-1384.

69. Ковшаров Н.Ф., Лучинский А.В., Месяц Г.А., Ратахин Н.А., Сорокин С.А., Федущак В.Ф. Импульсный генератор СНОП-3// ПТЭ.- 1987.- Вып. 6.-С.84-89.

70. Day R.H., Lee P., Saloman E.B, Nagel D.J. Photoelectric quantum efficiencies and filter window absorption coefficients from 20 eV to 10 KeV// J. Appl. Phys.-1981V 52, № 11 .-P.6965-6973.

71. Henke B.L., and Elgin R.L. X-Ray absorption tables for the 2- to 200 A Region// Advances in X-Ray Anal.-1970.-V.13.-P.639-664.

72. Орешкин В.И. Излучение плазменного алюминиевого столба: Препринт Л» 5. Томский научный центр СО РАН, 1991.- 29 с.

73. Пресняков Л.П. Рентгеновская спектроскопия высокотемпературной плазмы//УФН.- 1976.-Т. 119, вып. 1.-С.49-74.

74. Вайнштейн JI.A., Сафронова У.И., Урнов A.M. Диэлектронные сателлиты резонансных линий многозарядных ионов //Тр.ФИАН.-1980.-Т.119.-С. 13-43.

75. Бойко В.А., Пикуз С.А., Фаенов А.Я. Интенсивности сателлитов резонасных линий He-подобных ионов с Z= 12-23 в рентгеновском излучении лазерной плазмы// Кв. электроника.- 1987.-Т.5, вып. 2.-С.394-404.

76. Виноградов А.В., Скобелев И.Ю., Юков Е.А. Элементарные процессы и рентгеновские спектры многозарядных ионов в плотной высокотемпературной плазме// УФН.- 1979.- Т. 129, вып.2.-С. 177-209.

77. Орешкин В.И. МРГД-моделирование процесса имплозии плазменных лайнеров: Препринт №4. Томский научный центр СО РАН, 1994.- 51 с.

78. Сорокин С. А. Стабилизация сжатия плазменных лайнеров: Дисс. канд. ф.-м. наук. Томск. 1994.- 105 с.

79. Rosmej O.N., Rosmej F.B. The diagnosic ratio of the intercombination and resonance lines of He-like ions: influence of energetic electrons and non-stationarity// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res.В.- 1995.- V.98.- P.37-40.

80. Rosmej O.N., Rosmej F.B. Effects of highly energetic electrons and non-stationarity on dielectronic satellites in dense plasma// Proc. 3rd Intern. Conf. on dense Z-pinches, London, UK. 1993.- P.560-567.

81. Chuvatin A., Choi P., Etlicher B. Formation of a composite pinch// Phys.Rev. Lett.- 1996.- V.76, № 13.-P.2282-2285.

82. Hussey T.W., Matzen M.K. and Roderick N.F. Large-scale-length nonuniformities in gas puff implosions// J. Appl. Phys.- 1986.- V.59, №8.-P.2677-2684.

83. H.A. Ратахин. О проблеме генерирования мощного рентгеновского излучения в диапазоне (7-20) кэВ// Известия ВУЗов. Сер. Физика.- 1997.- Т. 40, № 12.-С. 92-99.

84. Davis J., Giuliani Jr.J.L., Rogerson J. and Thornhill J.W. Limitations on the K-shell x-ray conversion efficiency of a krypton z-pinch plasma// Proc. 11th Intern. Conf. on high power particle beams, Prague, Czech Republic.- 1996.- P.709-712.

85. Baksht R.B., Fedunin A.V., Chuvatin A.S., Rouaie C., Etlicher B. and Semushin S. Electromagnet valve for multilayer-puff nozzle// Instrum. and Exper.Tech.- 1998.-V. 41, № 4.-P.98-100.

86. Аксенов А.Г., Герусов А.В. Сравнение численных методов расчета двумерных МГД-течений, характеризующихся высокой степенью сжатия// Физика плазмы.- 1995.-Т.21, вып. 1.-С. 14-22.

87. Liberman М.А. Physics of high-density Z-pinch plasmas/ M.A.Liberman, A.Toor, J.S.De Groot, R. B. Spielman.- New York: Springer Verlag, 1998.- 277 p.

88. Шишлов Л.В. Генерация мягкого рентгеновского излучения с энергией квантов выше 1 кэВ в К-линиях вещества лайнера: Дисс. канд. ф.-м. наук. Томск. 2000.- 107 с.