Глава II. Описание эксперементальных установок

1.ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА «ЗОНА-2» НИЯУ МИФИ

Установка «Зона-2» − это установка с разрядными устройствами типа низкоиндуцированной вакуумной искры. Учебно-научная установка «Зона-2» была создана для исследования взаимодействия плазменных потоков с магнитными полями различной конфигурации.

Установка состоит из следующих частей: вакуумной камеры с размещенным в ней электроразрядным устройством; средств вакуумной откачки; высоковольтной схемы питания с блоком управления; комплекса средств диагностики. На рис. 8 ниже представлен внешний вид установки «Зона-2» соответственно.

Рис.8. Внешний вид установки «Зона-2»

За последние полгода схема установки претерпела изменения. Разрядная система, состоящая из двух железных электродов, имеющих форму острия, была перенесена из малой вакуумной камеры в основную. Схема установки представлена на рис.9. Системы триггерного поджига, системы вакуумной откачки не претерпевали изменений.

Рис.9 Схема экспериментальной установки ЗОНА-2

2.ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА «ПИОН» НИЯУ МИФИ

Учебно-исследовательская установка «ПИОН» − это установка с разрядной системой типа низкоиндуцированная вакуумная искра. Экспериментальная установка «ПИОН» была создана для исследований параметров разрядной плазмы и эффекта пинчевания [11].

Установка состоит из следующих частей: цилиндрической вакуумной камеры с размещенным в ней электроразрядным устройством; средств вакуумной откачки; высоковольтной схемы питания с блоком управления; комплекса средств диагностики. Вакуумная камера имеет множество вакуумных патрубков отводов и диагностических окон, то позволяет проводить одновременно несколько диагностик разного типа: лазерная диагностика визуализация плазмы с помощью теневого фотографирования получение теневых фотографий, диагностика рентгеновского излучения. Установка «ПИОН» рассчитана на работу при остаточном давлении от P = 10^-6 тор. Для создания вакуумных условий используется системы из двух насосов: насос форвакуумный 3НВР-1Д и турбомолекулярный насос Pfeiffer-I-2100C. Внешний вид установки и размещение представлен элементов показано соответственно на рис.10 и рис. 11. Установка «ПИОН» рассчитана на работу при остаточном давлении от P = 10^-6 тор и спроектирована так, что позволяет разместить вокруг любую систему диагностики плазмы. Типичная схема установки показана на рис.11.

Рис.10. Внешний вид установки «ПИОН»

Рис. 11.1-конденсатр ИК, 2-вакуумная камера, 3-диагностические окна, 4- вакуумные вводы для поджига, 5-датчик давления, 6-турбомолекулярный насос.

3.ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ

Лазерная плазма является источником интенсивного вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгеновского излучения (далее МРИ) [9,10]. Схема лазерно-плазменного источника коротковолнового излучения показана на рис. 12.

Рис.12. Лазерно-плазменный источник коротковолнового излучения: 1 – импульсный лазер с λ=1.079 мкм; 2 – поворотное зеркало; 3 – короткофокусная линза; 4 – лазерная мишень из Al; 5 – волноводный концентратор коротковолнового излучения; 6 –фотопленка закрытая Al фильтром.

Для создания лазерной плазмы (ЛП) используется твердотельный лазер на алюминате иттрия с энергией ≤ 0.3 Дж и частотой следования импульсов до 3 Гц. Плотность потока лазерного излучения на поверхности Al-мишени составляет около J ~ 410¹¹ Вт/см². При этом достигается электронная температура плазмы порядка 80 эВ. Давление остаточного газа в вакуумной камере не более P = 510^-5 тор.

Высокая интенсивность МРИ достигается за счет использования волноводного концентратора, представляющего собой плотный пакет из нескольких тысяч тонких стеклянных капилляров, собранных в гексагональную сотовую структуру. Концентратор одновременно защищает образцы от воздействия разлетающихся высокоэнергичных частиц лазерной плазмы и фокусирует коротковолновое излучение в пятно с минимальным диаметром около d= 2 мм. Интегральный коэффициент конверсии энергии лазерного излучения в энергию рентгеновского излучения на выходе концентратора зависит от материала мишени и составляет величину порядка t ~ 10^-4. Параметры импульсного рентгеновского излучения: длительность импульсов   ~ 20 нс; частота следования 3 Гц; плотность потока J ~ 80 кВт/см²; спектральный диапазон 10-1500 эВ (свыше 80% энергии в области 50-200 эВ); энергия в импульсе коротковолнового излучения ≤ 20 мкДж.