МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Кафедра физики плазмы

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

___________ В.А. Курнаев

« » ___________ 2013 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРЯДНОЙ И ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ ПО ЕЁ СОБСТВЕННОМУ РЕНТГЕНОВСКОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ

Отчет о преддипломной практике

Студент-практикант	Алхимова М.А.	____________
Руководитель практики	к.ф.м.н., с.н.с., Вовченко Е.Д.	____________
Консультант	н.с. Мелехов А.П.	____________

Москва – 2013 г. Содежание

1. ВВЕДЕНИЕ

2. Глава I. Литературный обзор

• Использование кКосвенныех методыов рентгеновской диагностики плазмы

• Использование Рентгеновская камераы-обскураы

• Метод поглотителей

• Метод К-краевых фильтров. Метод рРосса

• Совместное применение метода поглотителей и камеры-обскуры

• Применение камеры-обскуры для оценки размеров точечного

источника плазмы

• Применение косвенных методов рентгеновской диагностики плазмы лазерно-индуцированных вакуумногоых разрядаов при лазерном инициировании

• Применение камеры-обскуры для исследования пространственных характеристик сильноточного вакуумного разряда на парах металла

3. Глава II. Описание экспериментальных установок.

• Экспериментальная установка «ЗОНА-2» НИЯУ МИФИ

• Экспериментальная установка «ПИОН» НИЯУ МИФИ

• Лабораторный стенд для генерации лазерной плазмы

4. Глава III. Описание экспериментов и анализ экспериментальных данных

• Эксперименты на микропинчевых установках «пионПИОН» и «зЗона-2»

• Эксперименты с лазерной плазмой

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

7. ПРИЛОЖЕНИЕ. ДНЕВНИК ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКИ

Введение

Последние десятилетия активно развиваются методы диагностики различных параметров астрофизической и, последняя же в основном является химически однородной и ее плотность сравнима с плотностью твердого тела. Широкий спектр параметров лабораторной плазмы от малоплотной низкотемпературной плазмы до высокотемпературной плазмы высокой плотности стимулирует активное развитие и применение различных диагностических методик. Среди них хорошо развитой областью диагностики плазмы являются рентгеновские методы, применяющиеся в первую очередь для исследования плотной высокотемпературной плазмы. Такая плазма образуется под действием лазерного излучения, ионных пучков, а также и в разрядахе типа Z-пинч (низкоиндуктивнаяцированная вакуумная искра, плазменный фокус, проволочные сборки) и благодаря высокой плотности и температуре, является необычайно ярким источником рентгеновского излучения (далее РИ).

РИ несет в себе богатую информацию о различных параметрах плазмы, таких как плотность, температура ионов и электронов, состав плазмы и степень ионизации. С первых этапов развития плазменных технологий, эффективно разрабатывались различные методы регистрации сплошных и линейчатых спектров РИ, образующегося во время пинчевания плазменного столба [1].

Одно из основных направлений плазменных исследований – инерциальный термоядерный синтез (далее ИТС). Попытки создания термоядерных реакторов (далее ТЯР) с импульсными системами удержания плазмы, за времена протекания D-T реакции, были предприняты учеными большинства ведущих мировых держав (Германия, США, Россия) [2]. Однако до сих пор проблема создания промышленного ТЯР не решена до конца. Исследования параметров плазмы, создаваемой в установках типа ИТС – это актуальная задача современной физики плазмы, которая требует аналитического комплексного решения. В настоящий момент наиболее эффективными драйверами для ИТС считаются сверхмощные многоканальные лазерные системы и мегаамперные пинчи на основе проволочных борок., лайнеры различных конфигураций и лазерные системы.

Параметры высокотемпературной плотной плазмы в пинчевых и лазерных системах достаточно близки, а диагностические методики (рентгеновские, лазерные, корпускулярные) имею много общего, и могут применяться как на разрядных, так и на лазерных установках. Исследование временных, пространственных и спектральных характеристик рентгеновского излучения, генерируемого импульсной плазмой на установках различного типа, позволяет лучше понимать общие закономерности поведения плазмы и дает богатую информацию о её параметрах и структуре. При проведении подобных экспериментов следует учитывать различные виды рентгеновского излучения плазмы (тормозное, линейчатое, рекомбинационное) и многообразие механизмов генерации, что приводит к необходимости проведения измерения в достаточно широком спектральном диапазоне: от 50 эВ до 100 кэВ. Кроме того, формируемое В мощных импульсных системах, как правило работающих в режиме одиночного импульса, РИ во многом зависит от начальных условий, конструкции экспериментальной установки, а и режимов работы, а значит – а динамика плазмы различается от разряда к разряду. В таких случаях для получения надежного результата проводится серия экспериментальных измерений.

В данной работе в качестве простой и удобной диагностикой РИ выбран метод «серых фильтров», основанный на спектральной селекции первичного источника рентгеновского излучения. Селектирующим элементом являлся набор Al фильтров разной толщины, с помощью которого были получены кривые ослабления. Применение для их обработки метода «эффективных энергий» даёт оценку электронной температуры плазмы [3]. Изображение плазмы в диапазоне рентгеновского излучения формировалось с помощью камеры-обскуры, представляющей собой отверстие малого диаметра (0,1−0,5 мм) в непрозрачном для рентгеновского излучения экране. Для регистрации излучения использовалась рентгеновская пленка Kodak. Источниками РИ служила плазма двух принципиально разных систем генерации: низкоиндуктивной вакуумной искры (микропинч) и лазерной плазмы.