Исследование взаимодействия токовой оболочки плазмофокусного разряда с конденсированными мишениями оптическими методами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК Институт общей физики им. A.M. Прохорова РАН

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКОВОЙ ОБОЛОЧКИ ПЛАЗМОФОКУСНОГО РАЗРЯДА С КОНДЕНСИРОВАННЫМИ МИШЕНЯМИ ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Специальности: 01.04.08 - физика плазмы 01.04.21 - лазерная физика

На правах рукописи УДК 533.9.082.5, 533.924

Огинов Александр Владимирович

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2008 г.

003454026

Работа выполнена в Нейтронно-физическом отделе Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и в Институте ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт»

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

Никулин Валерий Яковлевич кандидат физико-математических наук, Крауз Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Долгов Александр Николаевич кандидат физико-математических наук, Романова Вера Михайловна

Ведущая организация: ГНЦ РФ Троицкий институт инновационных

и термоядерных исследований.

Защита состоится 24 ноября 2008 года в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.063.03 в Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН (ИОФ РАН) по адресу 119991, Москва, ул. Вавилова, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОФ РАН. Автореферат разослан "2М? октября 2008 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Установки типа Плазменный фокус (ПФ) получили широкое распространение в научных лабораториях мира благодаря обширному спектру наблюдаемых физических явлений, с одной стороны, и относительной доступности и простоте эксплуатации — с другой. В то же время получаемые на этих установках параметры плазмы (п ~ 1018—1019 см-3, Т ~ 1 кэВ, t ~ 1СГ7 с) и уровни различного типа излучений (нейтронного, электромагнитного в широком диапазоне длин волн — от инфракрасного до жесткого рентгеновского, пучков заряженных частиц) делают ПФ весьма привлекательным для различных практических приложений, включая проблему У ТС. В настоящее время на установках такого типа работают исследовательские группы в России, США, Италии, Польше, Китае и других странах.

Исследование динамики импульсной плазмы и причин развития ее неустойчивостей требует изучения формы плазменных образований, распределения плотности заряженных частиц в пространстве и их изменений во времени. Измерение этих параметров приобретает особую актуальность в связи с рассмотрением ПФ в качестве драйвера для обжатия лайнерных мишеней Целью исследований является выяснение возможности сверхсильного сжатия пинчевой перетяжки за счет радикального повышения устойчивости и изменения динамики сжатия за счет сильной неравновесности исходной плазмы. Требуемую диагностику позволяют реализовать лазерные методы:

• теневой метод (визуализация резких градиентов плотности — ударных волн),

• интерферометрия (регистрация пространственного распределения показателя преломления плазмы, основной вклад в который вносит электронная компонента, с последующим определением плотности плазмы).

Основным достоинством применения оптических методов диагностики плазмы является обеспечение высокого временного и пространственного разрешения.

В настоящее время ведутся работы по сжатию различных типов лайнеров с использованием в качестве драйвера установок типа ПФ. Представляет интерес повышение параметров плазмы, устойчивость сжатия и выход рентгеновского излучения. В последнее время проявляется значительный интерес к исследованиям пылевой плазмы. Этот интерес связан с более ясным пониманием широкой распространенности пылевой плазмы в природе (например,

космическая плазма) и в лабораторном эксперименте, что придает этим исследованиям фундаментальный характер В начале 60-х годов СИ. Магаопшег, Л Н. 1лпЬаг1 и М. Haegi предложили использовать двухэлектродную схему с инжекцией микрочастиц в межэлектродный промежуток (микрочастичный диод) для формирования плазменной оболочки в экспериментах с полым динамическим пинчом с помощью тонкого пылевого слоя. Использование этого метода для формирования мишени в виде пылевого облака в экспериментах с импульсной сильноточной плазмой представляет значительный интерес. Данный подход имеет ряд преимуществ, связанных прежде всего с возможностью широкого варьирования массы, формы и элементного состава нагрузки.

Важной и отличительной особенностью эксперимента, представленного в данной работе, является исследование с высоким временным и пространственным разрешением процесса взаимодействия токово-плазменной оболочки (ТПО) с лайнером или пылью, исследование фазовых переходов в многофазной среде (пыль + плазма) при взаимодействии высокотемпературной плазмы плазменного фокуса с пылевыми частицами. Исследование динамики сжимающегося лайнера в плазме в условиях сильной неравновесности, создаваемой большими электрическими токами, проходящими через плазменную компоненту 1 МА), высокой температурой этой плазмы 1 кэВ) и большими МГД-скоростями (~ 107 см/с), также представляет значительный научный интерес.

Обоснованием возможности использования ПФ-разряда в качестве драйвера для сжатия лайнеров служат проведенные ранее работы и предварительные эксперименты (впервые на ПФ-системах) с конденсированными нагрузками Проведенные эксперименты позволили сделать предварительные выводы о повышении МГД-устойчивости пинча при введении как лайнера, так и пылевой мишени, и о зависимости устойчивости пинча от их погонной массы

В последнее время значительное внимание уделяется исследованию динамики токово-плазменной оболочки в тяжелых сильноизлучающих газах (неон, аргон)

Целью настоящей работы является изучение свойств плазмы и ее воздействия на различные типы мишеней с помощью двумерных изображений плазмы (теневых и интерферометрических) с высоким пространственным разрешением на установке ПФ-3 с помощью созданного с учетом особенностей установки лазерного комплекса, их численная обработка и анализ получен-

ных результатов.

Научная новизна работы обусловлена уникальными параметрами экспериментальной установки ПФ-3, оригинальностью разработанных диагностических методик и полученными с их помощью результатами.

Впервые в мире получены данные о параметрах ТПО и ее структуре для ПФ-установки мегаджоулыюй энергетики с геометрией электродов фнлип-новского типа. Создан уникальный интерферометр Маха-Цендера с плечом 4,8 м и апертурой 10 см. Проведены эксперименты по сжатию различных типов мишеней с помощью сходящейся ТПО в силыюизлучающих газах.

Научная и практическая ценность работы.

1. Впервые для установок ПФ фнлипповского типа мегаджоулыюй энергетики разработан лазерный диагностический комплекс для определения параметров ТПО разряда (Те от единиц до десятков эВ, пе ~ 1018 см 3), работоспособный в условиях силыюизлучающих газов (IV ~ 20 МВт/см2) и сильных электромагнитных наводок.

2. Проведенные исследования по сжатию мишеней из полимерных нитей, металлических проволочек и пылевых мишеней показали возможность эффективного прогрева и сжатия мишеней в ПФ-разряде. Получены режимы с улучшенным сжатием (по минимальному радиусу и времени жизни) для пылевой мишени.

Результаты работы могут быть использованы для расчета и проектирования будущих установок на базе ПФ' генераторов мощного импульсного рентгеновского излучения, установок для сжатия мишеней гибридного типа (ПФ + быстрый Z-mmч).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Лазерный диагностический комплекс для установки ПФ-3 мегаамиерно-го уровня, работающий в условиях силыюизлучающих газов и сильных электромагнитных наводок.

2. Профили электронной плотности в прианоднон области (области установки мишеней) с выявленной структурой ТПО и показанной связью двух максимумов в профиле плотности с формой импульса мягкого рентгеновского излучения (МРИ).

3. Экспериментальные данные о сжатии мишеней различного типа, пылевых, проволочных, многопроволочных — в квазицилиндрнческой части ТПО установки ПФ-3.

4. Эволюция и структура системы «ТПО+мишень» в различных режимах работы и различных по массовым и излучательным характеристикам рабочих газах (Ne, Ar, Ü2+l%Xe) установки ПФ-3 в диапазоне энергий 500... 650 кДж.

5. Экспериментальное подтверждение изменения фазового состояния мишени в предкумуляционной стадии разряда излучением сжимающейся к оси плазменной оболочки.

6. Зависимость нейтронного выхода при использовании в качестве мишени нити из дейтерированного полиэтилена от кинетической энергии падающей на нить оболочки. Нейтронный выход в экспериментах с нитями из дейтерированного полиэтилена в разряде в аргоне составляет 5 х 106 нейтр /имп

7. Эффект влияния пылевой мишени на динамику пинчевания: наличие пылевой компоненты приводит к сжатию плазменного столба до меньшего радиуса (сопровождающегося существенным вытеканием плазмы из области пинчевания) и увеличению времени жизни сжатого состояния с ~ 100 не до ~ 1 мкс.

Степень обоснованности результатов и выводов диссертации основана на большой базе экспериментальных данных, полученных с помощью комплекса взаимодополняющих диагностических методик. Экспериментальные результаты в основном согласуются с теоретическими оценками и численными расчетами. Часть результатов демонстрирует ранее неисследованные аспекты ПФ разряда

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации,

представлялись на International Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion (Alushta, Ukraine) в 2002, 2004, 2006 годах; на Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС в 2003-2006 годах; на International Conference on Research and Applications of Plasmas (PLASMA-2003, Warsaw, Poland, 2003); на 15th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS-2004, Saint-Petersburg, 2004); на International Conference on Research and Applications of Plasmas (PLASMA-2005, Opole, Poland, 2005); на International Symposium on Plasma Physics and Technology (SPPT-2006, Prague, 2006); на 16th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS-2006, Oxford, UK, 2006); на Первом и Втором всероссийских семинарах rio Z-пинчам (14-15 апреля 2004г. и 19-20 апреля 2006г., РНЦ «Кур-

натовский институт»), а также на семинарах Нейтронно-фнзнческого отдела ФИАН.

Публикации. Материал, на основе которого написана диссертация, опубликован в работах [1-9].

Личный вклад автора. При решающем участии автора создан комплекс лазерной диагностики для установки ПФ-3, основой которого является интерферометр Маха-Цендера с плечом 4,8 м. Автор принимал активное участие в создании системы синхронизации лазерной диагностики с экспериментальной установкой. Результаты лазерных диагностик получены автором самостоятельно Получены данные интерферометрии и теневой фотографии в приведенном цикле экспериментов, обработаны и проанализированы результаты этих диагностик в сравнении с результатами других диагностик установки ПФ-3, развиваемых коллективом ЛБП ИЯС РНЦ «Курчатовский институт» Структура представленной работы отражает последовательность экспериментальных исследований Диссертация состоит из введения, обзора последних направлений исследований на установках ПФ типа, 2-х разделов и заключения, содержит 4 таблицы, 54 рисунка и библиографию, включающую 147 наименований. Общий объем диссертации составляет 134 страницы. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, указаны цели работы, научная новизна, научная и практическая ценность, изложены положения, которые выносятся на защиту, оценивается степень обоснованности результатов. Также указаны апробация и публикации по теме диссертации, личный вклад автора, описана структура работы.

В обзоре литературы проведен анализ имеющейся литературы, опубликованной за последние 5-10 лет, по но двум основным темам, касающимся диссертации: исследованию сжатия мишеней в 2-ттчах и ПФ-разрядах и практически применяемым лазерным диагностикам плазменного объекта, подобного представленным в работе Уделено внимание особенностям той или иной схемы мишенных экспериментов, указан задел по ПФ-экспериментам с мишенями Также приведены измеренные с помощью указанных выше диагностик параметры и точность их определения.

В разделе 1 диссертационной работы описаны электротехнические и плазмофизические параметры установки ПФ-3 (РНЦ «Курчатовский институт»), а также основные диагностические методики, развиваемые коллективом установки и используемые в экспериментах, представленных в данной

работе. Указаны роль и место, занимаемое диагностикой, созданной автором данной работы. Основное внимание уделено лазерной интерферометрической и теневой методике измерения профилей электронной плотности и градиентов плотности, а также визуализации ударных волн с помощью диагностики, разработанной и построенной автором с учетом условий эксперимента на данной установке. Проанализированы факторы, налагающие дополнительные требования к реализации диагностик (мегаджоульная энергетика, ме-гаамперные токи, сильноизлучающий рабочий газ, большие геометрические размеры и т.п.). Приведены конструкции интерферометра, оптической регистрирующей части диагностики, системы синхронизации. Указаны принципы обработки получаемых данных. Оценена точность измерения найденных параметров.

В 1.1 приведены параметры установки ПФ-3. Разрядная камера ПФ — диод с плоской геометрией электродов филипповского типа, реализующий нецилиндрическую кумуляцию токово-плазменной оболочки на оси системы с образованием плазменного фокуса. Диаметр анода и разрядной камеры равны 1 и 2,5 м соответственно. Высота изолятора 260 мм, а диаметр 980 мм.

Емкостной накопитель (С = 9,2 ■ 10~3 Ф) собран по модульной схеме (368 секций по два конденсатора в каждой), максимальное напряжение — 25 кВ, полная номинальная энергия — 2,8 МДж. При существующей геометрии разрядной камеры, определяемой размером изолятора, установка работает в режимах, оптимизированных на получение высокой степени сжатия плазмы ПФ при напряжении 8-14 кВ, токе 2-4 МА, давлении неона 1-4 Topp. Характерное время нарастания тока до максимального значения и 10-20 мкс. Для согласования динамики токово-плазменной оболочки с электрическими характеристиками конденсаторной батареи между высоковольтными подводами тока и анодом вводится дополнительная согласующая индуктивность.

Кольцевой вакуумный разрядник (12 м в диаметре) реализует одновременное включение 368 секций накопителя на нагрузку за счет системы триг-герного инициирования и конструкции внутренних электродов разрядника. Разрядник осуществляет, с одной стороны, симметричный подвод тока в разрядную камеру, с другой — обеспечивает аварийный токосброс энергии накопителя на нагрузку при аварийном пробое внутри единичного конденсатора.

Система добавочных внешних индуктивностей, регулирующих начальную производную тока, включена последовательно с камерой. Минимальная индуктивность разрядного контура — 15 нГн, добавочная — от 0 до 25 нГн.

Для измерения тока в камере используется пояс Роговского, для измерения производной тока — магнитный зонд, для измерения выхода МРИ — РППД (рт-диод открытого типа).

В 1.2 обоснован выбор схемы интерферометра Маха-Цендера (его настройка и методы обработки интерферограмм), как наиболее полно удовлетворяющего требованиям, которые определяются особенностями исследуемой плазмы, поскольку акцент будет сделан на область ТПО до взаимодействия с мишенью, а не на сильно неоднородную плазму материала мишени.

В 1.3.1-1.3.5 описан лазерный диагностический комплекс, в состав которого входят каналы теневой фотографии и высокоскоростной однопроходной интерферометрии, разработанный с учетом специфики установки (сильные электромагнитные наводки, сильноизлучающие газы: неон, аргон и тд.). Основными составляющими элементами диагностического комплекса являются:

• наносекундный Ш3+:УАР лазер на второй гармонике,

• интерферометр Маха-Цендера,

• система оптической синхронизации,

• система фильтрации зондирующего излучения;

• система регистрации изображений.

В качестве источника зондирующего излучения использовался двухкас-кадный ИАП-лазер (генератор с электрооптическим модулятором, двухпро-ходный усилитель, преобразователь частоты во вторую гармонику (А = 0,53 мкм) на КДП-кристалле), с излучением на выходе, близким к конфигурации моды типа ТЕМоог Длительность генерируемого импульса составляет 3,5-4,0 не при энергии во второй гармонике 60 мДж.

Однопроходный интерферометр Маха-Цендера состоит из четырех зеркал диаметром 160 мм и толщиной 25 мм. Зеркала изготовлены из ситалла СО-115М, имеющего малый термический коэффициент расширения и высокую оптическую однородность. Шероховатость не более А/10. Коэффициенты отражения зеркал на длине волны 0,53 мкм под углом 45° составляют 100% (2 зеркала) и 50% (2 зеркала). Многослойные диэлектрические 50%-ные зеркала имеют просветленную поверхность на обратной стороне зеркала. Зеркала закреплены в специально разработанных оправах, обладающих высокой устойчивостью к вибрациям и температурным колебаниям и имеющих высокоточные регулировочные винты для настройки. Оправы зеркал установлены на виброизолированных металлических опорах (отделенных от фундамента

камеры установки). Размер образуемой ими рамы 4000 х 2000 мм (с вертикальным расположением прямоугольника центров зеркал), при этом длина плеча интерферометра составляет и 4,8 м. На этой же раме установлена система регистрации интерферограмм и тенеграмм.

Важным моментом в этой диагностике является синхронность срабатывания ПФ н лазера, поскольку интересующая фаза разряда имеет длительность ~ 200-300 не на фоне общей длительности разряда 10-15 мкс, имеющей собственный временной разброс до 1 мкс. Было опробовано несколько способов синхронизации, от начала разряда но производной тока и несколько вариантов оптической синхронизации на основе регистрации видимого свечения токовой оболочки. В первом случае нестабильность синхронизации фазы сжатия плазмы с моментом зондирования достигает 600 не, в случае же регистрации светового импульса в момент прохождения токовой оболочки светочувствительного датчика 6 (рис. 1) отклонение синхронизации оказалось менее 100 не.

Кроме того, изготовлен двухканальиыЛ генератор-формирователь запускающих импульсов на модулятор лазера с улучшенной помехоустойчивостью и произвольным порогом запуска и задержкой в микросекундном диапазоне с шагом 20 не на базе ламп со вторичной эмиссией и импульсных тиратронов.

Для выделения зондирующего пучка на фоне самосвечения плазменного образования создана система фильтрации на основе диафрагм, узкополосного интерференционного фильтра 0 20 мм (Л = 0,53 мкм, ширина пропускания на полувысоте 45 А) с подавлением побочной интерференции и фильтров из оптического стекла (СЗС22+ОС11+НС9+НС9).

Опробованы различные системы регистрации тенеграмм и интерферограмм. на фотопленку с помощью пленочного фотоаппарата, на цифровой фотоаппарат, с помощью развертки на скоростном фоторегистраторе (СФР) Наиболее успешным оказался последний способ, позволяющий нринцшшаль-

¿Пуск

Рис. 1 Схема диагностического комплекса 1 -Ш3+:УАР; 2 - коллиматор, 3 - задержка 240 мкс, 4 - поджнг ПФ-3; 5 - коллиматор световода; 6 -ФЭУ-30; 7 - формирователь импульса с задержкой 0,3 6,0 мкс, 8 - РППД11, 9 - ФЭК; 10 - теневой канал; 11 - ингерферометрнчсскнй канал

но избавиться от интенсивной засветки, возникающей спустя несколько микросекунд (почернение смещено на 0,7-1,2 см но пленке) после фазы максимального сжатия и продолжающейся десятки микросекунд (свечение поднимающихся над анодом паров меди, созданных за счет взаимодействия горячей плазмы и электронного пучка с поверхностью металла). Прошедший сквозь интерферометр и объектив (Р = 300 мм, относительное отверстие 1:4,5) пучок заводился в СФР с помощью оптоволоконного жгута диаметром 12 мм (диаметр волокна ~ 10 мкм), передающего изображение Режим работы СФР обеспечивал развертку изображения со скоростью « 2 мм/мкс. Для зондирующего пучка длительностью 4 не смещение составляет 8 мкм, т.е. меньше размера одного волокна световода, определяющего разрешающую способность системы регистрации Таким образом, интерферограмма размером 8 мм фиксируется на пленке, а засветка спустя 4 мке смещается за пределы полученного изображения.

В 1.3.6 рассмотрены требования к юстировке интерферометра и регистрирующей оптики, их влияние на контраст интерференционной картины и точность ее интерпретации. Хотя требования к локализации полос интерференции и фокусировке регистрирующей оптики, как показано в работе, довольно мягкие, юстировка диагностики обеспечивала пересечение соответствующих лучей (локализацию полос) на оси камеры ПФ и околонулевую отстройку Лф ~ 0 объектной плоскости от той же оси. Такая настройка не является лишней, поскольку пространственная когерентность излучения, требования к которой существенно понижаются в случае локализации полос на оси, может ухудшаться в случае возмущений волнового фронта на оптических окнах камеры ПФ, подвергающихся воздействию продуктов разлета плазмы Кроме того, особенности токово-нлазменной оболочки ПФ разряда таковы, что помимо плазмы в интересующей нриосевой области пучок дважды проходит периферийные части ТПО, в которых возможны изменения волнового фронта. Из-за больших размеров установки ПФ-3, первый проход происходит на расстоянии от оси порядка радиуса анода га « 50 см, тогда как интересующая область находится в пределах 1-2 см от оси, поэтому возмущающий волновой фронт объект является также и сильно отстроенным от объектной плоскости.

В 1.4 приводится использованный в работе метод восстановления профиля плотности на основе приближенного решения интегрального уравнения Абеля в неразрешенной форме с аппроксимацией искомой функции.

Показана пригодность расчетного метода, примененного в данной работе и основанного на кусочной аппроксимации искомого профиля показателя преломления на сетке с переменным шагом. Способ расчета является модификацией хорошо известного метода Шардина и отличается от него разбиением исследуемой неоднородности в данном сечении г = гг на N кольцевых зон с переменной шириной (меньшей — в области с резким изменением пе: ударные волны, скинслой), в каждой из которых искомая функция принимается постоянной. В этом случае интегралы в уравнениях Абеля разбиваются соответственно на сумму интегралов, которые легко превращаются в треугольную систему алгебраических уравнений с численными коэффициентами. Определение искомой функции здесь может быть произведено лишь последовательно начиная с внешней зоны, причем определение искомого параметра в каждой последующей зоне требует подстановки в соответствующее уравнение найденных значений искомой величины во всех предыдущих зонах. Для исследования всего поля решение проводится в целом ряде намеченных сечений 2 = 2,. Приведены оценки ошибки расчетного метода и показано, что переход к произвольному шагу разбиения, адаптирующемуся к кривизне экспериментальной функции, позволяет существенно сократить число зон N (и, соответственно, число слагаемых ~ ЛГ2 в N уравнениях) для заданной расчетной точности.

Для вычисления конечной ошибки в искомом профиле плотности задается ошибка Л5/5 отсчета сдвига полосы. В качестве сдвига полосы в программу на основе описанного алгоритма поочередно подставляются значения ¿±45, получаемая полуразность значения плотности определяет ошибку <х(пе). Результат расчета в программе представляется в виде графика пе(г) с указанием ошибки

В 1.5 приведено принятое в работе условное разделение физических процессов в ПФ-разряде на несколько основных фаз, которые используются при описании приведенных экспериментов и результатов, начиная с момента подачи импульса высокого напряжения и заканчивая фазой разлета пинча Такое же условное деление структуры токово-плазменной оболочки на четыре зоны: скинслой, зону комнрессни и вытекания плазмы, ударную волну и предвестник (волна ионизации) описано в 1.6.

В 1.7-1.8 даны обоснования расчета электронной плотности на основе восстанавливаемого профиля показателя преломления плазменного объекта, рассмотрены особенности применяемых газов (Ие, Аг, П-.)+1%Хе), оценены

скорости релаксационных процессов в плазме ТПО и связанные с ними толщины переходных слоев Показано, что наблюдаемая толщина ТПО существенно больше (на два порядка) ширины релаксационной зоны, и вкладом области выравнивания температур в оптические свойства плазмы можно пренебречь.

Первая часть Раздела 2 посвящена исследованию динамики и структуры ТПО. приведены экспериментальные результаты н численные расчеты измерений.

В 2.1 представлены параметры токово-плазменной оболочки установки ПФ-3. Такие параметры токово-плазменной оболочки, как скорость, толщина и высота над поверхностью анода — определяются с помощью теневой диагностики (2.1.1). Серия тенеграмм, полученных в различных разрядах, при W = 140 кДж, £/Пф = 5,5 kB, P(Ne) = 1 Topp, / и 1,5 МА (режим разряда, характеризующийся максимальной воспроизводимостью, рис. 2) позволяет определить радиальную и аксиальную компоненты скорости ТПО по положению тени, соответствующей скинслою (фокальная диафрагма достаточно большого диаметра). Результаты интерферометрии также говорят о том, что для скинслоя характерен больший градиент в профиле плотности (рис 3 в и г). Теневые снимки на рис. 2 б, в и г позволяют оценить радиальное ускоренное движение ТПО с увеличивающейся скоростью от (8,6 ±0,5) х 106 см/с до (1,3 ± 0,1) х 107 см/с на высоте ~ 1 см над анодом (в области сильной нецилиндричности плазменной оболочки), тогда как в самой прнанодпой области (h < 0,5 см), там, где ТПО перпендикулярна горизонтальной части поверхности анода, скорость выходит на константу (для данных параметров разряда) и в приведенном примере становится равной (9,4 ± 0,2) х 10ь см/с

На рис. 2 д через ~ 20 не после момента кумуляции видно развитие неустойчивостей типа перетяжек с длиной волны ~ 0,5 см при общей длине перетяжки ~ 2 см. При этом диаметр пинча в 1-м сжатии ~ 0,7 см, во 2-м к 0,25 см.

По приведенным тенеграммам видно, что для данных режимов сжатия характерна «низкая», скользящая в приосевой зоне вдоль горизонтальной части анода оболочка с высотой над анодом ~ 3 см Приосевая часть ТПО на уровне горизонтальной части анода практически перпендикулярна удаленной части оболочки.

Типичные интерферограммы плазмофокусного разряда в разные моменты времени из 2.1.2 представлены на рис. 3 а и б (И7 = 375 кДж, Uпф = 9 кВ,

(a) t= -285 не (6) t= -200 не (в) t= -60 HC (r) t= 0 HC

(д) t= +20 не (e) t= +30 не (ж) t= +80 не (з) t= +400 не

Рис. 2. Теневая съемка эволюции ТПО (VV = 140 кДж, U = 5,5 kB, P(Ne) = 1 Topp), полученная в различных разрядах в разные моменты времени.

P(Ne) — i Topp). На них отчетливо видны интерференционные полосы, созданные прошедшим сквозь токово-плазмениую оболочку зондирующим пучком. Они позволяют получить радиальные профили электронной плотности с разрешением структуры самой ТПО (рис. 3 в и г).

Сопоставление профилей для разных высот позволяет проследить явления, связанные с нецилиндричностыо ТПО. Например, эффект вытекания вовлеченного в движение газа из слоя «скинслой - фронт ударной волны» за {■чет градиента пТ — d(nT)/d.Z в сторону широкой части воронки.

Расчет линейной плотности Ne — 2ix f0 ne(r) dr, выполненный интегрированием радиальных распределений плотности, показывает факт падения линейной электронной плотности в прианодной части ТПО во время линчевания ТПО на оси. Линейная плотность, составляющая ~ 4 х 1018 см-1 во время стадии имплозии (радиального движения, г = —20 не), падает до ~ 1,2 х 1Ü18 см"1 на стадии иинчевания (т = 0 не). Плазма в этой стадии имеет более высокую температуру, так что средняя степень ионизации становится выше и линейная электронная плотность должна быть максимальной. Уменьшение Nf говорит о вытекании частиц из пиичевой области. Кроме того, в момент пинченания наблюдается также небольшое (~ 20%) падение линейной плотности и в осевом направлении по мере удаления от анода. Но во

2,0x10"

Рис. 3. Ингерферограммы (W = 375 кДж, £/ПФ = 9 kB, Р(Ne) = 1 Topp): а - г = -20 не; б - т = 0 не, в, г - соответствующие а, б профили электронной плотности на разных расстояниях от анода; д, е - соответствующие а, б импульсы МРИ и зондирующего

излучения.

импульс с ФЭК

Импульс МРИ

t, мке

пе, см °

■

R, см

0,5 см 0,75 см 1,0 см анода

4,0x10

2,0x10

R, см

—0,5 см - -■- 0,625 см * 0,75 см от анода

время, предшествующее стадии схождения ТПО на оси, линейная плотность растет по мере увеличения расстояния от анода. Здесь может сказываться толщина ТПО, также увеличивающаяся с анодным расстоянием.

Для типичных разрядов устойчиво наблюдаются два максимума в профиле электронной плотности (как на рис. 3). Таким образом, ударная волна и магнитный поршень отчетливо разделены расстоянием « 0,5-1 см. Импульс МРИ также имеет двойную структуру (рис. 3 д и е). Исходя из скорости ТПО вблизи оси в несколько единиц на 107 см/с, временной сдвиг в приходе различных максимумов плотности на ось составляет ~ 20-30 не, что по порядку величины совпадает со сдвигом по времени между пиками МР.

Во второй части раздела 2 описаны различные варианты мишеней, применяемых в экспериментах. Представлены конструкции подающих мишенных узлов, указаны их преимущества по сравнению с применяемыми в подобных экспериментах, например на ПФ-1000 (ИФПиЛМ, Варшава, Польша).

В этом же разделе представлены результаты экспериментов с мишенями: нитями из дейтерированного полиэтилена, пылевой и проволочной мишенями. Экспериментально показано, что излучение плазмы способно изменять фазовое состояние полиэтиленовых нитей задолго до непосредственного взаимодействия плазмы с поверхностью нити. Исследовано взаимодействие плазмы ТПО с нитевыми мишенями и показано достижение высоких параметров плазмы материала мишени — зарегистрирован импульс нейтронов. В случае пылевых мишеней также показано эффективное взаимодействие излучения пинча с пылевыми частицами. Данные факты подтверждаются приведенными тепловыми расчетами с учетом линейчатого и сплошного спектра излучения токово-плазменной оболочки для разных газов и веществ мишени (на основе излучательных характеристик плазменной оболочки, приведенных в [8, 9]). Найден режим улучшенного сжатия в разряде на неоне в присутствии пылевой мишени на оси. Появление источников плазмообразования в приосе-вом объеме оказывает стабилизирующее влияние, обеспечивающее дожатие пинча и удержание минимального радиуса существенно большее время, чем в отсутствие мишени.

В 2.2.1 приведена схема эксперимента с лайнерными и пылевыми нагрузками на установке ПФ-3. Для обеспечения подачи легких (0,3-4,0 мг/см) ни-тевых и многопроволочных мишеней на установке ПФ-3 применяется специальное подающее устройство шлюзового типа. При этом геометрические особенности установки позволили использовать устройство типа «отвес», разме-

щаемое со стороны катода разрядной системы установки ПФ-3 с вертикальной осью симметрии (в отличие от установки ПФ-1000). Мишени подвешиваются на тонкой нити и с помощью подвижного штока, расположенного в шлюзовой цилиндрической колонке, после предварительного обезгаживания опускаются в нужное положение на оси системы. Примеси материала нити, испаряющейся в разряде вместе с мишенью, составляют ~ 10~5% от количества рабочего газа в разрядной камере и ~ 10~2% от массы мишени, что не требует частой смены газа в длительных экспериментах При этом обеспечиваются возможность изменения положения мишени вдоль оси системы и требуемая точность установки.

Пылевая мишень представляет собой облако мелкодисперсных частиц твердого вещества с контролируемыми поперечными размерами и погонной массой. Пылевая мишень формируется на оси системы в виде свободно падающего потока мелкодисперсного (2-10 мкм) порошка AI2O3. Резервуар после заправки герметизируется, откачивается, а затем подсоединяется к разрядному объему, заполненному рабочим газом (Ne, Р ~ нескольких единиц Topp). Оксид алюминия указанной дисперсности характеризуется достаточно низким сопротивлением сдвиговой деформации и равномерно истекает под действием силы тяжести через узкую щель, открывающуюся при подъеме якоря электромагнита. Электромагнит включается за 2-3 с до начала разряда, после чего выключается с помощью программного устройства. Дополнительному псевдоожижению порошка и разрушению его возможной агломерации в резервуаре и при выходе из него способствует вибрация якоря электромагнита с разомкнутой магнитной цепью с удвоенной частотой тока в электросети. С помощью этого подающего устройства удается формировать пылевые мишени, близкие к применяемым в аналогичных экспериментах пенным и многопроволочным лайнерам по таким важным параметрам, как например эффективный диаметр и погонная масса. В то же время обращает на себя внимание низкая массовая плотность пылевой мишени (~ 10 мкг/см-3), близкая по величине к массовой плотности неоновой плазменной оболочки. Это может привести к увеличению эффективности увлечения частиц пылевой мишени налетающей плазмой.

При переходе экспериментальных исследований от разрядов с пылевыми нагрузками к лайнерным необходима лишь замена резервуара с мелкодисперсным рабочим веществом на навеску с подвижным штоком на верхнем конце шлюзовой колонки при закрытом вакуумном затворе. Подающее

устройство снабжено поворотной заслонкой, предотвращающей плазменное воздействие на закрытый затвор в разрядах без каких-либо нагрузок.

В 2.2.2 приведены основные результаты предварительных экспериментов по сжатию пенных и многонроволочных лайнеров на ПФ-3, послуживших основой экспериментам в данной работе. Указана возможность предварительного прогрева мишени, расположенной на оси, и ускорения перехода первоначально конденсированного вещества в плазменное состояние из-за наличия длительной 10 мкс) подготовительной стадии воздействия излучения ТПО на лайнер до момента непосредственного взаимодействия. Оценены из-лучательные характеристики неоновой плазмы сходящейся к оси оболочки в приближении черного тела

В 2.2.3 приведены основные экспериментальные условия, в 2.2.4 — дополнительные диагностические методики, используемые в мишенных экспериментах и включающие регистрацию импульсов мягкого и жесткого рентгеновских излучений с временным разрешением с помощью полупроводниковых детекторов типа СППД и РППД, 4-кадровое ЭОП-фотографирование, СФР-графирование, рентгеновское обскурографирование и нейтроннную ак-тивационную диагностику.

В 2.2.5 приведены эксперименты с пылевой нагрузкой — мелкодисперсной пылыо А1203 с диаметром частиц 2-6 мкм Описан способ, с помощью которого удается получать пылевую мишень с эффективным диаметром ~ 20 мм, погонной массой ~ Ю-3 г/см (близкой по величине к соответствующему параметру лайнерных мишеней). Это может привести к увеличению эффективности взаимодействия частиц пылевой мишени с налетающей плазмой, что показано на примере нескольких тенеграмм, Так, в разряде с мишенью (]¥ = 560 кДж, иРР = 11 кВ, Р(Ис) = 2 Торра, 2-6 мкм пыль А1203, £ = +200 не) внутри пылевого столба диаметром а = 8 мм наблюдается отчетливое взаимодействие: характерные размеры видимых неодно-родностей, соответствующих отдельным пылевым частицам, имеют размер ~ Ь = 1000 мкм, что хорошо разрешается тенеграммой Если предположить, что из одной частицы со средним диаметром 5 мкм образуется 1000-мкм теневой объект, то при твердотельной плотности исходной частицы получается объект плотностью ~ 1014 — 1015 см"3

Наиболее ярким примером влияния пылевой добавки на устойчивость сжатия ТПО, проявляющимся в существенно разной динамике пинча в случаях с пылевой нагрузкой и без нее, могут служить теневые снимки (рис. 4 а

и б, параметры разряда в подписи к рисунку), полученные приблизительно в одно и то же время относительно импульса мягкого рентгеновского излучения. Наличие сильных неоднородностей может быть связано с неоптимальным по давлению режимом (меньше оптимального). Эффект влияния пыли на рис. 4 б привел к дожатию плазменного столба с начального диаметра (1 ~ 10 мм до значительно меньшего {й ~ 2-3 мм) при существенных потерях плазмы (отчетливо виден керн из плотной плазмы), тогда как на рис. 4 а виден лишь разлет оболочки <1 > 12 мм без заметной плотности в центре. При этом сжатое состояние наблюдается в течение длительного, до 1 мкс, времени.

В 2.2.6 представлены эксперименты с нитевой и проволочной нагрузками. В качестве нагрузок используются проволочки из алюминия диаметром 120 мкм и нити из (СОг),,-полимера (дейтерированного полиэтилена) диаметром 100-200 мкм, длиной 40-65 мм. Нить закрепляется между двумя оргстек-лянными ограничителями и на тонкой (50 мкм) медной проволоке-подвесе через подающую систему с вакуумным шлюзом опускается вдоль оси в зону сжатия ТПО в центре анода, имеющего коническую форму. Перед опусканием нагрузки в рабочее положение она обезгаживалась в подающем устройстве, а установка выводилась в рабочий режим тренировочными импульсами с регистрацией фонового нейтронного излучения.

Мишень размещалась так, что приблизительно половина длины нити находилась в коническом углублении, а вторая — над плоскостью анода, в поле зрения диагностик (учитывалась часть пинча, в большой степени ответственная за генерацию нейтронного излучения). Положение нити могло различаться в разных разрядах и контролировалось с помощью лазерной диагностики (теневые снимки) перед каждым импульсом (рис. 4 в, д). В нижней части мишени (ниже нити) имеется специальное центрирующее устройство, позволяющее устанавливать нить строго по оси камеры.

На примере нескольких рабочих снимков представлено качественное рассмотрение происходящих процессов. На рис. 4 г показан разряд при Ппф = 12 кВ, заполнении чистым неоном до давления 4 Торра, t = —100 не до переднего фронта МРИ. Утолщение нити происходит задолго до непосредственного прихода ТПО на ось. В аргоне при давлении 3 Торра, [/пф = 12 кВ, í = —70 не (рис. 4 е) также наблюдается утолщение нити, хотя и в меньшей степени.

Выявлено существенное различие в динамике испарения проволочной ми-

Ж 3

Рис. 4. Теневая съемка: а - разряд в чистом неоне с IV = 560 кДж, f = +180 не; б -разряд в неоне с пылевой нагрузкой 2-6 мкм А^Оз, IV = 560 кДж, Р(Ые) = 3 Торра, t. = +160 не; в - СИгНить в неоне до разряда; г - СТ^-нить до прихода токовой оболочки в разряде с IV = 670 кДж, Р(Л'е) = 4 Торра, í = —100 не; д - СБг-нить в аргоне до разряда; е - СРг-нить до прихода токовой оболочки в разряде с IV — 670 кДж, Р(Аг) = 3 Торра, t = —70 не; ж - А1-проволочная мишень 0120 мкм в дейтерии с добавкой 1% ксенона до разряда; з - А1-проволочная мишень до прихода токовой оболочки в разряде с IV = 670 кДж, Р(Д> + 1%Хе) = 3 Торра, ( = -200 не.

шени в случае А1 проволоки и мишени нз (СОг)« -полимерной нити сопоставимых размеров в дейтерии с добавкой 1% ксенона. Так, за 130 не до прихода ТПО на ось видимый диаметр (СОг^-ннти увеличивается в несколько раз, тогда как по рис. 4 а и б для алюминиевой проволоки в момент времени —200 не увеличение диаметра не превышает 2-кратного. Аналогично ведут себя подвесы из меди толщиной 50 мкм в сравнении с (С02),г!1итыо. В моменты времени от —200 не до —100 не (СОг^-нить, испаряясь, существенно утолщается, тогда как подвес выше верхнего стеклянного ограничителя, подвергающийся воздействию ТПО в не меньшей степени, остается практически неизменным. Из-за легкоплавкости полиэтиленовой нити даже излучения дейтериевой плазмы достаточно для заметного изменения фазового состояния вещества нити излучением сходящейся оболочки. В целом, действие неоновой ТПО на (СБа^-полимериую нить более сильное, чем действие ТПО в аргоне. Действие ТПО в дейтерии с добавкой 1% ксенона близко к неоновой, но, по-видимому, немного слабее

Оценка влияния массы ионов падающей на нить плазмы проводилась по величине нейтронного выхода. Для разрядов в неоне можно предполагать нейтронный выход на уровне фоновой чувствительности используемого счетчика (1,5-2) х 106 нейтр./нмп.) в единичных случаях. В то же время в разрядах в аргоне в ~ 30% случаев зарегистрировано нейтронное излучение на уровне 5 х 106±50% нейтр./имп. Таким образом, можно утверждать, что величина нейтронного выхода при использовании в качестве мишени нити из дейтерированного полиэтилена зависит от кинетической энергии падающей на нить оболочки. Этот вывод хорошо согласуется с результатами экспериментов на установках С-300 и ПФ-1000. Разброс величины нейтронного излучения в серии, по-видимому, зависит от симметрии схождения оболочки на нить: обеспечить абсолютную симметрию при схождении оболочки с метрового диаметра на микронную нить крайне сложно. В то же время наличие нитей или проволочек в разряде в случае работы на Б2 + 0,8% Хе не влияет (в пределах экспериментального разброса) на величину нейтронного выхода

0 5 10 15Т.эВ

Рис 5 Зависимость радиуса испаряемых АЬОз-пылинок га от температуры налетающей оболочки в неоне, аргоне, дейтерии с добавкой 1% ксенона

со средним значением 1,0 х Ю10 ± 40% нейтр./имп.

В 2.4 приведены количественные оценки возможности испарения различных материалов под воздействием излучения сходящейся оболочки ПФ вблизи оси. На основе излучательных характеристик ТПО в различных газах (Ог+1%Хе, Ие, Аг) с учетом линейчатых потерь, тормозного, рекомбинаци-онного излучения и тепловых свойств используемых материалов построены зависимости радиуса полностью испаряемой частицы материала от температуры в сходящейся на ось ТПО в заданном газе. Например, для радиуса испаряемых АЬОз-пылинок зависимость от температуры налетающей оболочки в разных газах имеет вид, показанный на рис. 5.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создан лазерный диагностический комплекс для установки ПФ-3 мега-амперного уровня, работающий в условиях сильноизлучающих газов и сильных электромагнитных наводок.

2. Впервые количественно исследована динамика ТПО установки ПФ-3 по теневым снимкам и интерферограммам (^тпо ~ (0,8-1,3) • 107 см/с).

3. Впервые на ПФ-3 получены распределения электронной плотности в широком диапазоне экспериментальных условий. Электронные плотности в оболочке достигают 3-1018 см-3 в момент прихода переднего фронта ТПО на ось.

4. Показан эффект вытекания плазмы из пинчевой области. Линейная электронная плотность, составляющая ~4х 1018 см-1 во время радиального движения (г = —20 не), падает до ~ 1,2 х 1018 см-1 на стадии пинчевания (т = 0 не).

5. Установлено, что профиль электронной плотности имеет характерную двойную структуру Показана связь формы импульса МРИ с особенностями распределения плотности движущейся ТПО.

6. Впервые показана возможность предварительного прогрева и испарения материала мишеней излучением сходящейся ТПО ПФ лазерными методами диагностики. Например, диаметр нити из (СБ^),!-полиэтилена увеличивается в несколько раз до прихода токовой оболочки.

7. В случае пылевой мишени показано улучшенное сжатие мишени плазменной оболочкой при разряде в неоне (длительность удержания в сжатом состоянии увеличивается с ~ 100 не до ~ 1 мкс).

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. А.Е. Gurey, V.l. Krauz, V.V. Myalton, V.Ya. Nikulin, A V. Oginov, A.A. Tikhorairov, V.P. Vinogradov. Study of the Dynamics and Structure of Plasma-Current Sheath of Plasma Focus Discharge. In Proceedings of the 15th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS-2004), Saint-Petersburg, 2005, p. 746-749.

2. O.H. Крохин, В.Я. Никулин, A.B. Огинов, В.И. Крауз, B.B. Мялтон, М А. Каракин, В.П. Виноградов. Динамика и структура токово-плазменной оболочки плазмофокусного разряда мегаджоульной энергетики. Препринт ФИАН, 2004, N 25, с. 1-16.

3. V.l. Krauz, М.А. Karakin, V.V. Myalton, V.P. Vinogradov, O.N. Krokhin, V.Ya. Nikulin, A.V. Oginov, A.E. Gurey, A.A. Tikhomirov. Laser shadow and interferometric investigation of the structure and dynamics of plasma in PF-3 facility. Problems of Atomic Science and Technology. Series. Plasma Physics(lO), 2005, N 1, p. 212-214.

4. VI. Krauz, M.A. Karakin, E.Yu. Khautiev, A.N. Mokeev, V.V. Myalton, V.P. Smirnov, V.P. Vinogradov, V.E. Fortov, V.Ya. Nikulin, A.V. Oginov, I.V. Volobuev, P. Kubes. Recent results of the Filippov-type PF experiments at Kurchatov Institute. In Proc. of Int. Conf. Plasma2005 & 3rd GPPD & 5th EPSTP, AIP Conference Proceedings, ed. by H.-J. Hartfus, E Pavelec, M.J. Sadowski, M. Dudeck, Melville, New York, 2006, Vol. 812, p. 43-50.

5. A.V. Oginov, V.Ya. Nikulin, A.A. Tikhomirov, S.P. Eliseev. Laser, X-ray and Optical Diagnostics on the «Tyulpan» Installation. Czech. J. of Phys , Vol. 56, 2006, Suppl. B, p. 315-323.

6. S.P. Eliseev, V Ya. Nikulin, A.V. Oginov, A.A. Tikhomirov. Plasma diagnostics in the optical and X-ray regions on the plasma focus device PF-4 (installation Tyulpan). Problems of Atomic Science and Technology. Series: Plasma Physics(12), 2006, N 6, p. 147-149.

7. V.l. Krauz, E.Yu. Khautiev, V.S. Koidan, M.G. Levashova, V.S. Lisitsa, A N. Mokeev, V.V. Myalton, V.P. Smirnov, V.P. Vinogradov, V.E. Fortov, V.Ya. Nikulin, A.V. Oginov, I.V. Volobuev, P Kubes. Experiments with liner loads on plasma focus facility PF-3. In Proceedings of the 16th Int. Conf. on HighPower Particle Beams (BEAMS-2006), Oxford, UK, 2006

8. В.И. Крауз, М.Г. Левашова, M.A. Каракин, O.H. Крохин, B.C. Лисица,

A.H. Мокеев, B.B. Мялтон, В.Я. Никулин, A.B. Огинов, В.П. Смирнов,

B.Е. Фортов Влияние излучения токовой оболочки плазменного фокуса на динамику сжатия конденсированных мишеней. Физика плазмы, т. 34, N 1, 2008, с 47-56.

9. V.l. Krauz, M.G. Levashova, M.A. Karakin, O.N. Krokhin, V.S. Lisitsa, A.N. Mokeev, V.V. Myalton, V.Ya. Nikulin, А V. Oginov, V.P. Smirnov, V.E. Fortov. Influence of the Radiation of the Plasma-Focus Current Sheath on the Implosion Dynamics of Condensed Targets. Plasma Physics Reports, Vol. 34, n. 1, 2008, p. 43-51.

сФ}

Подписано в печать

Формат 60x84/16. Заказ № у^/. Тираж/00экз. П. л.

Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика. 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Введение.

Обзор литературы.

РАЗДЕЛ 1. Экспериментальная установка и диагностические методики

1.1. Экспериментальная установка ПФ-3.

1.2. Выбор методов лазерной диагностики ПФ

1.3. Лазерный диагностический комплекс.

1.3.1. Диагностический лазер.

1.3.2. Интерферометр Маха-Цендера.

1.3.3. Система синхронизации.

1.3.4. Система фильтрации зондирующего излучения.

1.3.5. Система регистрации изображений.

1.3.6. Юстировка лазерной диагностики.

1.4. Обработка интерферограмм.

1.5. Физические процессы в плазменном фокусе.

1.6. Модель ТПО в плазменном фокусе

1.7. Оптические свойства плазмы.

1.8. Оценка времен релаксационных процессов.

РАЗДЕЛ 2. Исследование свойств плазмы и взаимодействия плазмы с нагрузками

2.1. Параметры ТПО на установке ПФ-3.

2.1.1. Теневая съемка эволюции ТПО.

2.1.2. Интерферометрия.

2.2. Эксперименты с лайнерными и пылевыми нагрузками на установке ПФ-3.

2.2.1. Схема эксперимента с лайнерными и пылевыми нагрузками на установке ПФ-3.

2.2.2. Эксперименты с лайнерами.

2.2.3. Основные экспериментальные условия.

2.2.4. Характеристика дополнительных диагностических методик.

2.2.5. Эксперимент с пылевой нагрузкой.

2.2.6. Эксперимент с нитевой и проволочной нагрузкой.

2.2.7. Эксперимент с многопроволочной лайнерной нагрузкой.

2.3. Результаты экспериментов с лайнерными и пылевыми нагрузками

2.4. Оценка возможности испарения различных материалов под воздействием излучения сходящейся оболочки ПФ вблизи оси.

2.5. Обсуждение результатов

Актуальность работы. Одной из простейших установок традиционных импульсных плазменных процессов является так называемый Z-ппнч, т. е. линейный самостягивающийся сильноточный импульсный разряд. Основной недостаток мощных Z-пинчей — вторичные пробои по поверхности изолятора при схлопывании токовой оболочки, нарушающие однородность сходящейся цилиндрической оболочки и приводящие к перераспределению тока в разряде и развитию неустойчпвостей.

В конце 50-х годов Н.В. Филиппов, исследуя линейные разряды, попытался преодолеть этот недостаток путем перехода к экспериментальным разрядным камерам, имеющим форму, представленную на рис. 1 а [1]. В них была реализована идея уменьшения роли изолятора в разрядной камере с помощью вынесения его из основного объема. При этом когда токовый слой уходит за край центрального электрода, изолятор перестает «видеть» разряд, что должно предотвратить вторичные пробои. Оказалось, что при этом исчезли не только вторичные пробои, но и изменилась геометрия разряда, усложнилась конфигурация токов, полей и самого круга наблюдаемых явлений. Возникли интенсивные импульсные потоки рентгеновского и нейтронного (при работе на дейтерии) излучения из малой области плотной плазмы, расположенной вблизи центрального электрода (анода). Эта область получила название «плазменный фокус». Вскоре J.W. Mather [2] независимо обнаружил подобное же явление вблизи торца анода плазменных пушек (рис. 1 б).

Установки типа Плазменный фокус (ПФ) получили широкое распространение в научных лабораториях мира благодаря обширному спектру наблюдаемых физических явлений, с одной стороны, н относительной доступности и простоте эксплуатации — с другой. В то же время получаемые на этих установках параметры плазмы (п ~ 1018 — 1019 см-3, Т ~ 1 кэВ, t ~ Ю-7 с) п уровни различного типа излучений (нейтронного, электромагнитного в шнро

HhOCbJ

ЧН><н

Рис. 1. Схема установки «Плазменный фокус»: а — тип Филиппова; б — тип Мейзера. ком диапазоне длин волн — от инфракрасного до жесткого рентгеновского, пучков заряженных частиц) делают ПФ весьма привлекательным для различных практических приложений, включая проблему УТС. В настоящее время на установках такого типа работают исследовательские группы в России, США, Италии, Польше, Китае и других странах.

Исследование динамики импульсной плазмы и причин развития ее неустойчивостей требует изучения формы плазменных образований, распределения плотности заряженных частиц в пространстве и их изменений во времени. Измерение этих параметров приобретает особую актуальность в связи с рассмотрением ПФ в качестве драйвера для обжатия лайнерных мишеней. Целью исследований является выяснение возможности сверхсильного сжатия пинчевой перетяжки за счет радикального повышения устойчивости и изменения динамики сжатия за счет сильной неравновесности исходной плазмы. Требуемую диагностику позволяют реализовать лазерные методы:

• теневой метод (визуализация резких градиентов плотности — ударных волн),

• интерферометрия (регистрация пространственного распределения показателя преломления плазмы, основной вклад в который вносит электронная компонента, с последующим определением плотности плазмы).

Основным достоинством применения оптических методов диагностики плазмы является обеспечение высокого временного и пространственного разрешения.

В настоящее время ведутся работы по сжатию различных типов лайнеров с использованием в качестве драйвера установок типа ПФ. Представляет интерес повышение параметров плазмы, устойчивость сжатия и выход рентгеновского излучения. В последнее время проявляется значительный интерес к исследованиям пылевой плазмы. Этот интерес связан с более ясным пониманием широкой распространенности пылевой плазмы в природе (например, космическая плазма) и в лабораторном эксперименте, что придает этим исследованиям фундаментальный характер. В начале 60-х годов Ch.* Maisonnier, J.H. Linhart и M. Haegi предложили использовать микрочастичный диод для формирования плазменной оболочки в экспериментах с полым динамическим пинчом с помощью тонкого пылевого слоя [3, 4]. Использование этого метода для формирования мишени в виде пылевого облака в экспериментах с импульсной сильноточной плазмой представляет значительный интерес. Данный подход имеет ряд преимуществ, связанных, прежде всего, с возможностью широкого варьирования массы, формы и элементного состава нагрузки.

Важной п отличительной особенностью эксперимента, представленного в данной работе, является исследование с высоким временным и пространственным разрешением процесса взаимодействия токово-плазменной оболочки (ТПО) с лайнером или пылью, исследование фазовых переходов в многофазной среде (пыль + плазма) при взаимодействии высокотемпературной плазмы плазменного фокуса с пылевыми частицами. Исследование динамики сжимающегося лайнера в плазме в условиях сильной неравновесности, создаваемой большими электрическими токами, проходящими через плазменную компоненту 1 МА), высокой температурой этой плазмы 1 кэВ) п большими МГД-скоростями 10' см/с), также представляет значительный научный интерес.

Обоснованием возможности использования ПФ-разряда в качестве драйвера для сжатия лайнеров служат проведенные ранее работы и предварительные эксперименты (впервые на ПФ-системах) с конденсированными нагрузками [5, б, 7, 8]. Проведенные эксперименты позволили сделать предварительные выводы о повышении МГД-устойчивости пинча при введении как лайнера, так и пылевой мишени, и о зависимости устойчивости пинча от их погонной массы.

В последнее время значительное внимание уделяется исследованию динамики токово-плазменной оболочки в тяжелых сильноизлучающих газах (неон, аргон). Исследуется влияние приэлектродных процессов на динамику оболочки. Показано, что для формирования протяженного плотного пинча предпочтительнее оказывается использование анодов с центральной конической вставкой.

Целью настоящей работы является изучение свойств плазмы и ее воздействия на различные типы мишеней с помощью двумерных изображений плазмы (теневых и интерферометрических) с высоким пространственным разрешением на установке ПФ-3 с помощью созданного с учетом особенностей установки лазерного комплекса, их численная обработка и анализ получен- 1 ных результатов.

Структура представленной работы отражает последовательность экспериментальных исследований. Диссертация состоит из введения, обзора последних направлений исследований на установках ПФ типа, 2-х разделов и заключения, содержит 4 таблицы, 54 рисунка и библиографию, включающую 147 наименований. Общий объем диссертации составляет 134 страницы.

Впервые для установок типа ПФ Филипповского типа мегаджоульной энергетики разработан комплекс лазерной диагностики, позволяющий про водить теневые и интерференционные измерения на установке ПФ-3 мегаамРис. 2.40. Интерферограмма импульса #37 (26.12.02) (U = 8 кВ, Р = 1,5 Торр).перного класса для определения параметров ТПО разряда (Т

= 6 — 30 эВ,

1018 см - 3 ), работоспособный в условиях сильноизлучающих газов (W 20 МВт/см2) и сильных электромагнитных наводок.В диапазоне времен —300 . . . +300 не относительно переднего фронта импульса МРИ получены профили электронной плотности на расстояниях

0,25... 2,0 см от поверхности анода (в квазицилиндрической части ТПО — области установки мишеней).Получены данные о структуре и эволюции ТПО в одном из режимов ра боты ПФ-3 в диапазоне энергий 150... 650 кДж, давлений 1 . . . 4 Торр. Ос новные результаты и выводы заключаются в следующем: • Электронные плотности в оболочке достигают 3 х 1018 с м - 3 в момент прихода переднего фронта ТПО на ось. Максимальные параметры до стигаются на высоте 1 см от поверхности анода.• Линейная электронная плотность, составляющая 4 х 1018 с м - 1 во время радиального движения (г = —20 не), падает до 1,2 х 1018 с м - 1 на стадии пинчевания (т = 0 не).• Толщина ТПО вблизи анода составляет от 0,4 см до 2 см в зависимости от давления, сорта газа (Ne, Аг, D2+l%Xe) и зарядного напряжения.• Скорости ТПО: от (8,6 ± 0,5) • 106 см/с до (1,3 ± 0,1) • 107 см/с.• Хорошее сжатие и высокий выход МРИ обеспечивается Типом II струк туры ТПО: не подавляется предвестник, высокая степень ионизации, хорошее качество «магнитного поршня».• Наблюден режим с двумя сжатиями: диаметр пинча в 1-м сжатии 0,7 см, во 2-м — « 0,25 см. • Характерная форма профиля электронной плотности имеет два макси мума в различных рабочих газах (Ne, Аг).• Характерные формы импульсов РИ: импульс ЖРИ имеет большую длительность и меньшую крутизну фронтов по сравнению с импульсом МРИ; передний фронт импульса МРИ с высокой точностью ( 10-15 не) совпадает с максимумом импульса ЖРИ. Наличие двух максимумов в профиле плотности может служить одним из возможных объяснений наличия двух пиков в импульсе МРИ. Проведены эксперименты по сжатию мишеней различных типов (поли мерных нитей, металлических проволочек и пылевых мишеней) в сходящейся ТПО ПФ-разряда, показано воздействие излучения ТПО на мишень: • Обнаружено существенное различие в динамике испарения проволоч ной мишени: существенно более медленное испарение А1 проволоки по сравнению с (CD2)

-полимерной нитью при сопоставимых диаметрах.• Выявлена различная интенсивность взаимодействия ТПО в различных газах с мишенью: действие неоновой ТПО на (СВ2)

-полимерную нить более сильное, чем ТПО в аргоне; действие ТПО в дейтерии с добавкой

1% ксенона близко к неоновой, но, по-видимому, немного слабее.• Динамика сжатия многопроволочного лайнера существенно зависит от числа проволочек лайнера. В случае их малого количества (12 проволо чек из W диаметром 6 мкм) основная часть магнитной энергии дисси пирует в «газовом» пинче, не оказывая заметного влияния на состояние проволочек лайнера.• Эксперименты по исследованию взаимодействия горячей плотной плаз мы с конденсированными дисперсными средами показали возможность эффективного управления различными стадиями разряда. Динамика пинча существенным образом зависит от параметров пылевой мишени.Благодаря объемному характеру взаимодействия пылинок с плазмой и излучением происходит эффективное испарение и ионизация пылинок, обеспечивающие наличие дополнительных источников плазмы в обла сти пинча, «сглаживающих» развитие МГД-неустойчивостей. Показано, что в разрядах с пылевой мишенью формируются более стабильные от носительно МГД неустойчивостей пинчи, что обеспечивает их дожатие до существенно меньших радиусов, чем при отсутствии пылевой до бавки. Степень стабильности возрастает с повышением погонной массы мишени.Сформулированные выводы, основанные на охватывающем широкий круг данных экспериментальном материале, способствовал» более полному пони манию особенностей испарения и сжатия мишеней токово-плазменной обо лочкой в плазмофокусном разряде. Полученные результаты послужили для предложения новых тем исследований на ПФ, получивших поддержку. Ре зультаты измерений профилей плотности, аксиальной и радиальной скоро стей ТПО, испарения и сжатия мишеней могут быть использованы для вери фикации теоретических моделей взаимодействия импульсной плазмы ПФ с веществом мишени, учитывающих плазмообразование под действием линей чатого и непрерывного излучений тяжелых газов.По нашему мнению, в дальнейших исследованиях по сжатию мишеней представляет интерес изучение свойств разряда с лазерным созданием струй ной мишени на оси ПФ-камеры, позволяющей формировать нагрузки с очень малым количеством внесенных частиц. Также важно проследить временной и спектральный составы рентгеновского излучения в привязке к динамике сжатия оптимальных мишеней.Эксперименты, представленные в работе, были выполнены в Институте ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт», в Нейтронно-физическом отделе Физического института им. П.Н. Лебедева.Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям В.Я. Никулину, В.И. Краузу за ведение работы и постоянное к ней внимание, консультации и ценные замечания; руководителю научной школы «Исследо вание импульсной высокотемпературной плазмы» О.Н. Крохину за внима ние к тематике работы и общее руководство. Автор искренне признателен сотрудникам ЛБП ИЯС РНЦ «Курчатовский институт» В.П. Виноградову, М.А. Каракину, А.Н. Мокееву, В.В. Мялтону, Э.Ю. Хаутиеву за совместное проведение цикла экспериментов на установке ПФ-3 и всестороннюю помощь; сотрудникам ЛФПП НФО ФИАН И.В. Волобуеву, А.Е. Гурею, Н. Полухи ну, П.В. Силину, А.А. Тихомирову за помощь в проведении экспериментов и полезные обсуждения.

1. N.V. Filippov, T.1. Filippova, V.P. Vinogradov. Dense, High Temperature Plasma in a Non-Cylindrical Z-Pinch Compression. Nuclear Fusion, 1962, n.2, p. 577.

2. J.W. Mather. Formation of a High-Density Deuterium Plasma Focus. Fhys.Fluids, 1965, V.8, n.2, p. 366-377.

3. Ch. Maisonnier, J.H. Linhart, M. Haegi. Generation on shocks in a collapsing cylindrical plasma shell. Nuclear Fusion, 1962, Suppl. Pt2, p. 727732.

4. Ch. Maisonnier, M. Haegi, and J.H. Linhart. Hollow dynamic pinch. Proc. of 2nd Int. conf. on Plasma Phys. and Contr. Fus. Res., Culham, 1966.

5. V.V. Myalton, V.I. Krauz, E.Yu. Khautiev, et al. In International Symposium: Research and Applications of Plasmas (PLASMA-2001), 2001, Warsaw, Poland, September 2001, 08.2, p. 208.

6. V.I. Krauz, V.V. Myalton, E.Yu. Khautiev, et al. In International Symposium: Research and Applications of Plasmas (PLASMA-2001), 2001, Warsaw, Poland, September 2001, 13.1, p. 63.

7. M. Scholz, L. Karpinski, W. Stepniewski, A.V. Branitski, M.V. Fedulov, S.F. Medovschikov, S.L. Nedoseev, V.P. Smirnov, M.V. Zurin, A. Szydlowski. Foam liner driven by a plasma focus current sheath. Phys. Lett. A, 1999, V.262, p. 453-456.

8. В.П. Виноградов, В.В. Мялтон, В.Я. Никулин, А.В. Огинов. Исследование свойств плазмофокусного разряда в установке ПФ-3 лазерным диагностическим комплексом. Сб. тезисовХХХ Звениг. конф. по физике плазмы и У ТС, Звенигород, 2003, с. 135.

9. В.П. Виноградов, В.И. Крауз, В.В. Мялтоп, В.Я. Никулин, А.В. Оги-нов. Расчет параметров плазмофокусного разряда в установке ПФ-3 по спекл-структурам в когерентном свете. Сб. тезисовХА'АТ Звениг. конф. по физике плазмы и УТС, Звенигород, 2004, с. 155.

10. О.Н. Крохин, В.Я. Никулин, А.В. Огинов. Расчет параметров плазмофокусного разряда в установке «Тюльпан» лазерными методами. Сб. тезисовXXXII Звениг. конф. по физике плазмы и УТС, Звенигород, 2005, с. 161.

11. С.П. Елисеев, В.Я. Никулин, А.В. Огинов, А.А. Тихомиров. Лазерные и реитгенооптическпе диагностики на установке «Тюльпан». Сб. тези-совXXXIII Звениг. конф. по физике плазмы и УТС, Звенигород, 2006, с. 157.

12. A.V. Oginov, V.Ya. Nikulin, A.A. Tikhomirov, S.P. Eliseev. Laser, X-ray and Optical Diagnostics on the «Tyulpan» Installation. Book of Abstracts of Int. Symp. on Plasma Physics and Technology (SPPT-2006), Prague, 2006, p. 133.

13. O.H. Крохин, В.Я. Никулин, А.В. Огпнов, В.И. Крауз, В.В. Мялтон, М.А. Каракин, В.П. Виноградов. Динамика и структура токово-плазмениой оболочки плазмофокусного разряда мегаджоульной энергетики. Препринт ФИАН, 2004, N25, с. 1-16.

14. A.V. Oginov, V.Ya. Nikulin, A.A. Tikhomirov, S.P. Eliseev. Laser, X-ray and Optical Diagnostics on the «Tyulpan» Installation. Czech. J. of Phys., 2006, V.56(Suppl. B), p. 315-323.

15. R.B. Spiclman et al. Tungsten wire-array Z-pinch experiments at 200 TW and 2 MJ. Physics of Plasmas, 1998, V.5, n.5, p. 2105-2110.

16. A. Lorenz, N.J. Peacock, M.G. O'Mullane, D. Neely. Diagnostic characterization of a prepulsed carbon fiber Z pinch using spectral line intensity analyses. Rev. Sci. Instrum., 1999, V.70, n.2, p. 1425-1429.

17. I.R. Lindemuth, G.H. McCall. Fiber ablation in the solid-deuterium Z-pinch. Phys. Rev. Lett., 1989, V.62, n.3, p. 264-267.

18. D Klir, J Kravarik, P Kubes, Yu L Bakshaev, P I Blinov, A S Chernenko, S A Danko, V D Korolev, G I Ustroev, M I Ivanov, Cai Hongchun. Deuterated fibre Z-pinch on the S-300 generator. Physica Scripta, 2006, V.T123, c. 116119.

19. S.V. Lebedev, R. Aliaga-Rossel, J.P. Chittenden, I.H. Mitchell, A.E. Dangor, M.G. Haines, J.F. Worley. Coronal plasma behavior of the Z pinch produced from carbon and cryogenic deuterium fibers. Phys. Plasmas, 1998, Vol.5, n.9, p. 3366-3372.

20. D. Klir, et al. In V. Engelko et al, editor, Proc. of the 15th Int. Conf. on High-Power Particle Beams (BEAMS'04), July 18-23 2005, Saint-Petersburg, Russia, p. 778-781.

21. J.P. Chittenden, I.H. Mitchell, R. Aliaga-Rossel, J.M. Bayley, F.N. Beg, A. Lorenz, M.G. Haines, G. Decker. The dynamics of bifurcating bright-spots in fiber Z-pinch plasmas. Phys. Plasmas, 1997, V.4, n.8, p. 2967-2971.

22. P. Kubes, J. Kravarik, D. Klir. XUV pulses of Al wire at small Z-pinch. Czech. J. of Phys., 2002, V.52(Suppl. D), p. D127-D132.

23. D. Klir, P. Kubes, J. Kravarik. Carbon fiber Z-pinch driven by microsecond-long capacitive discharge. Czech. J. of Phys., 2004, V.54(Suppl. С), p. C264.

24. V I Krauz. Progress in plasma focus research and applications. Plasma Phys. Control. Fusion, 2006, V.48, п.12В, p. B221-B229.

25. L. Karpinski, M. Scholz, J.G. Linhart, A. Szydlowski. Foam target experiments with the PF-1000 plasma focus facility. Eur. Phys. J. D, 1999, V.7, p. 255-259.

26. M.A. Karakin, E.Yu. Khautiev, V.I. Krauz, A.N. Mokeev, V.V. Myalton, V.P. Smirnov. Studies Of Light Liner Compression Dynamics In Plasma Focus. Problems of Atomic Science and Technology, 2003, n.l, p. 95-97.

27. M. Scholz, P. Kubes, J. Kravarik, M. Paduch, K. Tomaszewski, L. Karpinski, A. Szydlowski, V. Romanova. Wire target experiment with the PF-1000 plasma focus facility. J. Tech. Phys., 1999, V.40, n.l, p. 109-112.

28. L Karpinski, J Kravarik, P Kubes, M Paduch, S Pikuz, V Romanova, M Scholz, A Szydlowski, К Tomaszewski. Soft x-ray spectral investigation in wire-in-plasma focus experiments. Plasma Phys. Control. Fusion, 2002, V.44, n.8, p. 1609-1614.

29. P. Kubes, J. Kravarik, D. Klir, M. Paduch, K. Tomaszewski, E. Skladnik-Sadowska, M. Sadowski. XUV emission of the wire-plasma focus discharge. Czech. J. of Phys., 2000, V. 50(Suppl. S3), p. 207-212.

30. G. Dccker, W. Kies, R. Nadolny, P. Rowekamp, F. Schmitz, G. Ziethen, K.N. Koslielev, Yu.V. Sidelnikov, Yu.V. Sopkin. Efficiency of plasma focus for argon K-scries line radiation emission. Plasma Sources Sci. Technol., 1996, V.5, p. 112-118.

31. W. Kies, G. Decker, U. Berntien, Yu.V. Sidelnikov, K.N. Koslielev, D.M. Simanovskii, S.V. Bobashev. Pinch modes produced in the SPEED 2 plasma focus. Plasma Sources Sci. Technol, 2000, V.9, p. 279-287.

32. W. Kies, P. Rowekamp, F. Schmitz, G. Ziethen, G. Decker. Pinches and micropinches in the SPEED 2 plasma focus. Plasma Sources Sci. Technol., 1998, V.7, p. 21-27.

33. H. Schmidt, М. Sadowski, L. Jakubovski, E. Skladnik-Sadowska, J. Stanislawski. Gas-puff target experiments with the Poseidon plasma focus facility. Plasma Phys. Control. Fusion, 1994, V.36, p. 13-24.

34. B.A. Грибков, С. Денус, А.В. Дубровский, A.PI. Исаков, Н.В. Калачев, О.Н. Крохии, В.Я. Никулин, С. Следзиньский, С. Чекай. Рентгеновское излучение плазменного фокуса при лазерном воздействии. Физика плазмы, 1985, т.11, п.1, с. 117-122.

35. М.С. Vella, T.J. Fessenden, W. Leemans, S. Yu, A. Tauschwitz. Plasma pinch for final focus and transport. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1998, V.415, p. 193-199.

36. A.J.H. Donne, C.J. Barth, H. Weisen. Chapter 4: Laser-aided plasma diagnostics. Fusion Sci. Technol., 2008, V. 53, n.2, p. 397-430.

37. G. Bockle, J. Ehrhardt, P. Kirchesch, N. Wenzel, R. Batzner, H. Hinsch, K. Hubner. Spatially resolved light scattering diagnostic on plasma focus devices. Plasma Phys. Control. Fusion, 1992, V.34, n.5, p. 801-841.

38. H. Kelly, A. Marquez. The influence of multiple scattering on the ion spectrum from a Thompson spectrometer in a plasma focus device. Meas. Sci. Technol., 1995, V.6, p. 400-404.

39. B.A. Веретенников, A.E. Гурей, Т. Писарчик, C.H. Полухин, А.А. Рупа-сов, Г.С. Саркисов, О.Г. Семенов, А.С. Шиканов. Измерение пространственных параметров плазмы микропинчевого разряда по эффекту Фа-радея. Физика плазмы, 1990, т.7, п.2, с. 818.

40. G.S. Sarkisov, Yu.S. Kasyanov. Spatial-temporal measurements of magnetic fields in laser-produced plasmas. J. of Russian Laser Research, 1994, V.15, n.3, p. 265-282.

41. K.D. Kihm. Applications of Laser Speckle Photography for Thermal Flow Problem. Optics and Lasers in Engineering, 1998, V.29, p. 171-200.

42. C. Sakhler, A.K. Nirala, J. Pramila, S.K.Verma. Use of speckle technique for temperature measurement in gaseous flame. J. Optics (Paris), 1992, V.23, n.2, p. 35-39.

43. Ph. Zeitoun, et al. Investigation of strong electric-field induced surface phenomena by soft X-UV laser interferometry. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1998, V.416, p. 189-191.

44. P. Segonds, L. Canioni, S.L. Boiteux, M. Joffre, B. Bousquet, W.L. Sarger. Femtosecond interferometry and photon echo Steady state and transient processes in spectroscopy. Journal of Luminescence, 1997, V.72-74, p. 849850.

45. A J H Donne. New physics insights through diagnostics advances. Plasma Phys. Control. Fusion, 2006, V.48, nl2B, p. B483-B496.

46. G.S. Sarkisov, A.S. Shikanov, B. Etlicher, S. Attelan, C. Rouille. Optical anisotropy of a laser plasma. JETP Lett., 1993, V.58, n.10, p. 745-749.

47. S. Czekaj, A. Kasperczuk, R. Miklaszewski, M. Paduch, T. Pisarczyk, Z. Wereszczynski. Diagnostic Method For The Magnetic Field Measurement In The Plasma Focus Device. Plasma Phys. Control. Fusion, 1989, V.31, n.4, p. 587-594.

48. G.S. Sarkisov, A.S. Shikanov, B. Etlicher, S. Attelan, C. Rouille. Observation of a current-loss effect at the neck of a Z-pinch formed in the explosion of a wire. JETP Lett, 1995, V.61, n.6, p. 485-490.

49. R. Aliaga-Rossel, S.V. Lebedev, J.P. Chittenden, I.II. Mitchell, R. Saavedra, A.E. Dangor, M.G. Haines. Optical measurements of plasma dynamics in carbon fiber Z-pinches. IEEE Trans. Plasma Sci., 1998, V.26, n.4, p. 11271137.

50. H. Schmidt. Plasma Focus and Z-pinch. Preprint IFP-87-5, Institut fiir Plasmaforschung, Universitat Stuttgart, November 1987. Invited talk on Second Latin American Workshop on Plasma Physics and Controlled Fusion.

51. G.S. Sarkisov. Simulation of laser beam propagation through axisymmetric dense plasma. Quantum Electronics, 1996, V.26, n.9, p. 799-805.

52. G.S. Sarkisov. Refraction of an electromagnetic probe wave in a laser plasma. Quantum Electronics, 1998, V.28, n.l, p. 41-44.

53. X.B. Zou, X.X. Wang, C.M. Luo, M. Han. Experimental study of gas-puff z-pinch plasma. Plasma Sources Sci. Technol., 2005, V.14, n.2, p. 268-272.

54. X.X. Wang, X.B. Zou, Z. Liu, M. Han, C.M. Luo, R.L. Ma. A three-frame Mach-Zehnder interferometer for measuring dense magnetized plasmas. Rev. Sci. Instrum., 2003, V.74, n.3, p. 1328-1331.

55. J. Shiloh, A. Fisher, E. Bar-Avraham. Interferometry of a gas-puff z-pinch plasma. Appl. Phys. Lett., 1979, V.35, n.5, p. 390-392.

56. V.Ya. Nikulin, S.N. Polukhin, A.A. Tikhomirov. A Simple Criterion for the Snowplowing Efficiency of the Working Gas in a kJ Plasma Focus. Plasma Physics Reports, 2005, V.31, n.7, p. 591-595.

57. V.V. Vikhrev. Sov. J. of Plasma Physics, 1986, V.12, p. 262-270.

58. B.A. Trubnikov. Sov. J. of Plasma Physics, 1986, V.12, p. 271.

59. B.B. Вихрев, В.Д. Королев. Генерация нейтронов в Z-пинчах. Физика плазмы, 2007, т.ЗЗ, п.5, с. 397.

60. V.Ya. Nikulin, S.N. Polukhin. Saturation of the neutron yield from megajoule plasma focus facilities. Plasma Physics Reports, 2007, V.33, n.4, p. 271-277.

61. L. Soto, P. Silva, J. Moreno, A. Clausse, W. Kies. In 5th Int. Conf. on Z-pinches, edited by J. Davids, Ch. Deeney, N. R. Percira, 23-28 June 2002, Albuquerque, New Mexico, V.651, p. 265-268.

62. J. Moreno, P. Silva, L. Soto. Optical observations of the plasma motion in a fast plasma focus operating at 50 J. Plasma Sources Sci. Technol., 2003, V.12, p. 39-45.

63. M.A. Karakin, E.Yu. Khautiev V.I. Krauz, et al. In Proc. of the 15th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, edited by V. Engelko et al., July 18-23 2005, Saint-Petersburg, Russia, p. 738-741.

64. G. Sanchez, J. Feugeas. The thermal evolution of targets under plasma focus pulsed ion implantation. J. Phys. D: Appl. Phys., 1997, V.30, p. 927-936.

65. P. Agarwala, M.P. Srivastava, P.N. Dheer, V.P.N. Padmanaban, A.K. Gupta. Enhancement in Tс of superconducting BPSCCO thick films due to irradiation of energetic argon ions of dense plasma focus. Physica С, 1999, V.313, p. 87-92.

66. C.R. Kant, ALP. Srivastava, R.S. Rawat. Thin carbon film deposition using energetic ions of a dense plasma focus. Physics Letters A, 1997, V.226, p. 212-216.

67. C.R. Kant, M.P. Srivastava, R.S. Rawat. Dense plasma focus energetic ions based fullerene films on a Si(lll) substrate. Physics Letters A, 1998, V.239, p. 109-114.

68. H. Kelly, A. Lepone, A. Marquez, D. Lamas, С. Oviedo. Coating on metallic samples produced by a small energy plasma focus. Plasma Sources ScL Technol., 1996, V.5, p. 704-709.

69. P. Lee, X. Feng, G.X. Zhang, M.H. Liu, S. Lee. Electron lithography using a compact plasma focus. Plasma Sources Sci. Technol., 1997, V.6, p. 343-348.

70. V. Benzi, F. Mezzetti, F. Rocchi, M. Sumini. Feasibility analysis of a Plasma Focus neutron source for BNCT treatment of transplanted human liver. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research В, 2004, V.213, p. 611-615.

71. A. Tartari, A.D. Re, F. Mezzetti, E. Angeli, P.D. Chiara. Feasibility of X-ray interstitial radiosurgery based on plasma focus device. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2004, V.213, p. 607-610.

72. R. Lebert, A. Engel, W.J. Neff. Investigations on the transition between column and micropinch mode of plasma focus operation. J. Appl. Phys., 1995, V.78, n.ll, p. 6414-6420.

73. A. Serban, S. Lee. Soft x-ray emission from a small plasma focus operated in deuterium. Plasma Sources Sci. Technol., 1997, V.6, p. 78-85.

74. M. Favre, S. Lee, S.P. Moo, C.S. Wong. X-ray emission in a small plasma focus operating with Щ-Аг mixtures. Plasma Sources Sci. Technol., 1992, V.l, p. 122-125.

75. M. Favre, P. Silva, H. Chuaqui, E. Wyndham, P. Choi, C. Dumitrescu-Zoita. Studies of plasma dynamics in a small plasma focus operating in hydrogen-argon mixtures. Astrophysics and Space Science, 1998, V.256, p. 473-478.

76. P. Silva, M. Favre. Properties of hotspots in plasma focus discharges operating in hydrogen-argon mixtures. J. Phys. D: Appl. Phys., 2002, V.35, p. 2543-2550.

77. A. Tartari, A.D. Rc, C. Bonifazzi, M. Marziani. Energy specra measurements of X-ray emission from electron interaction in a dense plasma focus device. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research В, 2004, V.213, p. 206-209.

78. M. Zakaullah, G. Murtaza, I. Ahmad, F.N. Beg, M.M. Beg, M. Shabbir. Comparative study of low energy Mather-type plasma focus devices. Plasma Sources Sci. Technol., 1995, V.4, c. 117-124.

79. A.B. Огинов. Исследование динамики и структуры плазмофокусного разряда лазерными методами, квалиф. работа на ст. бакалавра, Московский Физико-Технический Институт, Москва, 2001.

80. Н.Г. Басов, Ю.А. Захаренков, А.А. Рупасов, Г.В. Склизков, А.С. Ши-канов. Диагностика плотной плазмы. М.: «Наука», 1989.

81. E.L. Pierce. Appl. Opt,, 1980, V.19, n.6, p. 952.

82. M. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. М.: «Наука», 1989.

83. В.Я. Никулин. Метод лазергьой интерферометрии для диагностики приповерхностной плазмы. М.: «МФО», 1999.

84. Х.Х. Wang, Т.С. Yang, М. Han. Application of a laser differential interferometer to plasma focus. Plasma Sources Sci. Technol, 1993, V.2, p. 153-157.

85. Jl.A. Душин, О.С. Павличенко. Исследование плазмы с полюгцью лазеров. М.: Атомиздат, 1968.

86. Г.В. Глебович, Л.А. Моргунин. Формирование импульсов наносекунд-ной длительности. М.: «Сов. радио», 1958.

87. В.Я. Никулин. Лазерные методы диагностики и исследование плазменных процессов, обусловленных током и пучком, канд. дисс., Москва, 1980.

88. В.А. Грибков, В.Я. Никулин, Г.В. Склизков. Методика двухлучевого интерферометрнческого исследования осесимметрнчных конфигураций плотной плазмы. Квантовая электроника, 1971, п.6, с. 60-68.

89. В.А. Грибков, О.Н. Крохин, В.Я. Никулин, О.Г. Семенов, Г.В. Склизков. Экспериментальное исследование несферических кумулятивных конфигураций лазерной плазмы. Квантовая электроника, 1975, т.2, п.5, с. 975-988.

90. У.Д. Пирс. Получение и исследование высокотемпературной плазмы. М.: ИЛ, 1962.

91. Н.Н. Зорев, Г.В. Склизков, А.С. Шиканов. ЖЭТФ, 1982, т.82, п.4, с. 1104-1113.

92. А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. Методы реше?шя некорректных задач. М.: «Наука», 1979.

93. F. Bennett, W. Carter, V. Bergdolt. J. Appl. Phys., 1952, V.23, n.3, p. 453459.

94. B.A. Емельянов, Г.П. Жаврид. Инж.-физ. oic., 1962, т.5, n.4, с. 64-70.

95. К. Bockasten. Transformation of Observed Radiances into Radial Distribution of the Emission of a Plasma. J. Opt. Soc. Am., 1962, V.51, n.9, p. 943-947.

96. Ю.Д. Бабичев, B.A. Емельянов, M.M. Скотников. Опыт расчетов oce-симметричного распределения показателя преломления, сб. «Физические методы исследования прозрачных неоднородностей», 1975.

97. D.W. Sweeney, D.T. Attwood, L.W. Coleman. Appl. Optics, 1976, V.15, n.5, p. 1126-1128.

98. M.M. Скотников. Теневые количественные методы в газовой динамике. М.: «Наука», 1976.

99. В.И. Косарев. 12 лекций по вычислительной математике. М.: Изд-во МФТИ, 2000.

100. Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. Физика, ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: «Наука», 1966.

101. Yu. Ralchenko, А.Е. Kramida, J. Reader, and NIST ASD Team. NIST Atomic Spectra Database (version 3.1.3). 2007.

102. V.I. Krauz, V.V. Myalton, V.P. Vinogradov. Studies Of X-Ray Radiation On The Plasma Focus Facility PF-3. Problems of Atomic Science and Technology, 2003, n.l, p. 98-101.

103. M. Iian, X.X. Wang, M.F. Lu, T.C. Yang. Investigation of plasma dynamics in pinch phase of plasma focus. In Proc. 3rd Nat. Symp. PLASMA98, 1998.

104. С.Л. Недосеев. Самосжатый излучающий разряд высокой мощности с холодным стартом. Учебное пособие, МФТИ, Москва, 2004.

105. A.E. Gurey, et al. In V. Engelko et al., editor, Proc. of the 15th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, July 18-23 2005, Saint-Petersburg, Russia, p. 746-749.

106. I.V. Volobuev, O.N. Krokhin, V.Ya. Nikulin, E.N. Peregudova. Compact Activation Detectors for Measuring of Neutron Emission on Plasma Focus Installations. Problems of Atomic Science and Technology. Series: Plasma Physics(lO), 2005, n.l, p. 101-103.

107. В.П. Виноградов, М.А. Каракин, В.И. Крауз, А.Н. Мокеев, В.В. Мял-тон, В.П. Смирнов, В.Е. Фортов, Э.Ю. Хаутиев. Динамика высокотемпературного пинча в присутствии конденсированной дисперсной фазы. Физика плазмы, 2006, т.32, п.8, с. 699 713.

108. М. Paduch, R. Socha, К. Tomaszewski, Z. Wereszczynski. Investigations of plasma sheath structure in plasma focus discharge. Technical report, IFPiLM, Warsaw,Poland, 2000.

109. JI.A. Арцимович, Р.З. Сагдеев. Физика плазмы для физиков. М.: Атом-издат, 1979.

110. С.Ю. Лукьянов. Горячая плазма и управляемый термоядерный синтез. М.: «Наука», 1975.