Способ получения цилиндрической плазменной оболочки

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИЛИНДРИ- . ЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ, включающий подачу в межэлектродный промежуток рабочего газа и ионизацию его током электрического разряда, отличающийся тем, что, с целью увеличения температуры плазмы путем уменьшения толщины плазменной оболочки и улучшения ее однородности, рабочий газ подают путем испарения материала катода из катодных пятен при инициировании кольцевого вакуумного пробоя на катоде с последующим .зажиганием электрической дуги с одновременным наложением аксиального внешнего магнитного поля. (О О) со а оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECAYSЛИН

511 4 Н 05 Н 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3578958/18-25 (22) 15.04.83 (46) 07.06.86. Бюл. Ф 21 (7 1) Институт сильноточной электроники СО АН СССР (72) P.Á.Âaêøò, Б.А.Кабламбаев и Н.А.Ратахин (53) 533.9(088.8) (56) С. Stallings, К.Childers,I.Roth, and R.Schneider, Арр1.Phys. Lett.

35,524 (1979)

R,D.8engtson, D.L.Honea, and

D.Pease, 1.Appl. Phys. 51 (1980).

„,BU„„ ll Ä)9ß8 A (54)(57) СПОСОБ ПОПУЧЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ, включающий подачу в межэлектродный промежуток рабочего газа и ионизацию его током электрического разряда, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью-увеличения температуры плазмы путем уменьшения толщины плазменной оболочки и улучшения ее однородности, рабочий газ подают путем испарения материала катода из катодных пятен при инициировании кольцевого вакуумного пробоя на катоде с последующим .зажиганием электрической дуги с одновременным наложением аксиального внешнего магнитного поля.

1 I!б968

Изобретение относится к способам создания плазмы определенной конфигурации с заданными значениями концентрации и температуры и может быть использовано для получения плотной 5 горячей плазмы методом электромагнитного обжатия тонких проводящих оболочек.

В современной физике плазмы для получения плотной горячей плазмы методом электромагнитного обжатия необходимы проводящие цилиндрические оболочки с массой 10 6 — IO " г на 1 см длины оболочки. Этим условиям могут удовлетворять металлические оболочки и плазменные оболочки. Однако применение первых ограничено из-за необходимости создания оболочек с толщиной стенки в десятые доли микрона.

Известны способы создания цилинд- 20 рической плазменной оболочки, заключающиеся в инжекции в вакуум струй нейтрального газа и различающиеся способом последующей ионизации этого газа. Так в известном способе ионизацня производится микроволновым излучением.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения цилиндри- 30 ческой плазменной оболочки, заключающийся в том, что рабочий газ подают в вакуумный межэлектродный промежу— ток и. затем ионизуют электрическим током разряда. По этому способу цилиндрическую плазменную оболочку образуют следующим образом.

С помощью быстродействующего клапана через форсунки, сделанные в одном из электродов, нейтральный рабочий 40 газ инжектируют в вакуумный межэлектродный зазор. При достижении передней границей rasa противоположного электрода иницируют пробой в газе и таким образом ионизуют газ

Поскольку в существующих способах инжектируют нейтральный газ, то невозможно сформировать, малорасходящуюсФ газовую струю. Однородность оболочки характеризуется расходимостью = — —

61

h где 4, и — толщина стенки оболочки у катода и у анода соответственно, h —межэлектродный зазор. Более того при

1 55 — М,3 (где f — расстояние от форсунки до противоположного электрода, D — диаметр оболочки вблизи форсунок) диаметрально расположенные струи сливаются и образуется не пдлая оболочка, а сплошной газовый цилиндр. По существующему спосбуневозможно получить цилиндрические плазменные оболочки с величиной ь, меньшей 0,6-0,7. Для физических экспериментов, сопоставимых с теоретическим расчетом, и для эффективного применения в технологических установках необходимы оболочки с 4 (0,2.

Целью изобретения является уменьшение толщины цилиндрической плазменной оболочки и улучшение ее однородности °

Укаэанная цель достигается тем, что в известном способе получения цилиндрической плазменной оболочки, заключающемся в инжекции рабочего газа в вакуумный межэлектродный промежуток и последующей ионизации газа электрическим током, рабочий газ подают путем испарения материала катода с катодных пятен при инициировании кольцевого вакуумного пробоя на катоде с последующим зажиганием электрической дуги с одновременным наложением аксиального внешнего магнитного поля.

Цилиндрическая плазменная оболочка по предлагаемому способу была создана на экспериментальной установке, схематически показанной на чертеже.

Установка содержит разрядную камеру 1, в которой установлены анод 2, катод 3 с 32 поджигающими электродами 4, внешнее магнитное поле создается катушкой Гельмгольца 5.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В разрядной камере 1 поддерживается технический вакуум. С помощью катушки Гельмгольца 5 создается акси— альное постоянное магнитное поле с большой степенью однородности. Напряженность магнитного поля менялась путем изменения величины тока в катушке. Между анодом 2 и катодом 3 поддерживается разность потенциалов, и разряд между ними иницируется с помощью поверхностного пробоя между катодом 3 и поджигающими электродами

4 при кратковременной подаче на них высокого напряжения. После появления на катоде плазменных центров по чис— лу поджигающих электродов в межэлектродном зазоре течет ток, поддерживающий температуру катодной плазмы.

1116968

Редактор Л. Горькова Техред Г.Гербер

КорректорВ. Бутяга

3313/1 Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В результате в прикатодной области происходит непрерывная генерация ионизованной металлической плазмы.Образующаяся кольцевая плазма газодинамнчески расширяется в вакуум,но поскольк есть внешнее аксильное магнитное поле, то скорость расширения плазмы, перпендикулярная оси оболочки, много меньше скорости расширения плазмы вдоль оси, т.е. получается тонкостен- 10 ная цилиндрическая плазменная обочочка.

Толщина оболочки измерялась с помощью фотографирования с боку и с тс рца оболочки через сеточный анод. 15

Способ получения цилиндрической плазменной оболочки позволяет получить цилиндрическую плазму с более однородной в аксиальном направлении стенкой. При этом возможно получение большего коэффициента сжатия плазмы, что ведет к увеличению температуры плазмы и концентрации электронов.

Последнее резко увеличивает выход рентгеновского излучения, которое пропорционально квадрату концентрации электронов. Таким образом, плаз1менные оболочки могут эффективно применяться как источники мягкого рент-, геновского излучения.