Способ получения цилиндрической плазменной оболочки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 1111 16 68 А 05 Н 1/40 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лектроГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(7 1) Институт сильноточной эники СО АН СССР(54)(57) СПОСОБ ПОПУЧЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКИ, включающий подачу в межэлектродный промежуток рабочего газа и ионизацию еготоком электрического разряда, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью-увеличения температуры плазмыпутем уменьшения толщины плазменнойоболочки и улучшения ее однородностирабочий газ подают путем испаренияматериала катода из катодных пятенпри инициировании кольцевого вакуумного пробоя на катоде с последующимзажиганием электрической дуги с одновременным наложением аксиальноговнешнего магнитного поля.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 - 10 " г на 1 см длины оболочки. Этим условиям могут удовлетворять металлические оболочки 15 и плазменные оболочки. Однако применение первых ограничено из-за необходимости создания оболочек с толщиной стенки в десятые доли микрона.Известны способы создания цилинд 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 ческой плазменной оболочки, заключающийся в том, что рабочий газ подают в вакуумный межэлектродный промежугок 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 газа противоположного электрода иницируют пробой в газе и таким образом ионизуют газ45Поскольку в существующих способах инжектируют нейтральный газ, то невозможно сФормировать, малорасходящуюсяф газовую струю. Однородность оболочки характеризуется расходимостьюо= --б 61Ьгде Ь, и б, - толщина стенки оболочки у катода и у анода соответственно, Ь - межэлектродный зазор, Более того при55 - М,3 (где 1 - расстояние от форсунки до противоположного электрода,0 - диаметр оболочки вблизи форсунок) диаметрально расположенные струи сливаются и образуется не пдлая оболочка,а сплошной газовый цилиндр. По существующему спосбуневозможно получитьцилиндрические плазменные оболочкис величиной ь, меньшей 0,6-0,7. Дляфизических экспериментов, сопоставимых с теоретическим расчетом, и дляэффективного применения в технологических установках необходимы оболочки с о(0,2,Целью изобретения является уменьшение толщины цилиндрической плазменной оболочки и улучшение ее однородностиУкаэанная цель достигается тем,что в известном способе полученияцилиндрической плазменной оболочки,заключающемся в инжекции рабочегогаза в вакуумный межэлектродный промежуток и последующей ионизации газаэлектрическим током, рабочий газ подают путем испарения материала катодас катодных пятен при инициированиикольцевого вакуумного пробоя на катоде с последующим зажиганием электрической дуги с одновременным наложением аксиального внешнего магнитногополя. 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 меняласьпутем 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 числу поджигающих электродов в межэлектродном зазоре течет ток, поддерживающий температуру катодной плазмы.1116968Редактор Л. Горькова Техред Г.Гербер Корректо 1 В. Бутяга 3313/1 Тираж 765 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, г. 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 ная цилиндрическая плазменная обочочка.Толщина оболочки измерялась с помощью фотографирования с боку и с торца 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, плаз 1 менные оболочки могут эффективно применяться как источники мягкого рент-, геновского излучения.