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噴氣Z-pinch高速掃描攝影技術研究

 第15卷 第4期

強激光與粒子束Vol.15,No.4 2003年4月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Apr.,2003 文章編號:100124322(2003)0420352203

噴氣Z 2pinch 高速掃描攝影技術研究

Ξ

暢里華, 汪 偉, 劉寧文, 楊禮兵, 尚長水, 李 劍

(中國工程物理研究院流體物理研究所,四川綿陽621900) 摘 要: 敘述了高速攝影在陽加速器噴氣Z 2pinch 實驗中測量等離子體向心運動時的應用,用高速變像

管掃描相機首次拍攝到陽加速器噴氣負載為氖氣狀態下產生等離子體壓縮過程的掃描像,該掃描像的時間分

辨本領很高,可以觀察到等離子體內爆壓縮階段整個過程,測得了該過程的直徑隨時間連續變化曲線。

關鍵詞: 高速攝影;高速變像管掃描相機;噴氣Z 2pinch ;等離子體

中圖分類號:TB872 文獻標識碼:A

內爆Z 2pinch 是一種強的軟X 射線源,噴氣Z 2pinch 是以氣體作為負載來產生等離子體,其裝置比較簡單,不需要激光引發,與線和細絲相比較,噴氣式不必每次放電后都要更換新線和細絲,而且產生的X 射線的效率也高,其內爆技術的研究主要集中在20世紀80年代及90年代早期[1,2]。其中,等離子體半徑、壓縮速度與時間的關系是壓縮過程中最為基本的參數,對于加速器的調試、評價加速器的工作特性以及進一步改進加速器來說,都起著極為重要的作用[3]。鑒于等離子體內爆速度快的技術特點,高速攝影就成為光學測試技術中一個不可或缺的測試手段。但一般的光機式高速相機已不能滿足內爆技術對時間分辨的要求,在本次實驗研究中,我們首次用高速變像管掃描相機拍攝了陽加速器在負載為氖氣狀態下等離子內爆箍縮過程的高時間分辨的掃描圖像,得到了等離子體直徑與時間變化的關系曲線以及等離子內爆速度等物理參數[4,5]。1 噴氣Z 2pinch 原理

噴氣Z 2pinch 的脈沖能源系統一般用Marx 發生器產生高壓脈沖,通過形成線、真空磁絕緣傳輸線、快速閥門將氣體引入放電室,并在氣體中通過脈沖大電流,引起氣體電離產生等離子體,并利用強磁場使之箍縮。工作前將氣體充滿貯存室,試驗時給閥中線圈輸入脈沖電流,產生電磁力,開啟快速噴氣閥門,使氣體經過噴口噴入放電室,此時,脈沖大電流通過環柱形氣柱形成空心圓柱等離子體殼層大電流,在等離子體外產生的環向磁場將使等離子體內緣達到軸心后繼續向中心壓縮,不斷提高其密度及溫度,并發射粒子束及X 射線。負載原理圖如圖1所示。

噴氣Z-pinch高速掃描攝影技術研究

噴氣Z-pinch高速掃描攝影技術研究

Fig.1 Principle chart of gas 2puff load 圖1 噴氣負載原理圖Fig.2 Photography equipment of gas 2puff Z 2pinch

圖2 噴氣Z 2pinch 攝影裝置圖

2 實驗裝置及其調試

2.1 實驗裝置

高速攝影實驗裝置如圖2所示。

Ξ收稿日期:2002209211; 修訂日期:2002212205基金項目:中國工程物理研究院基金資助課題(4210204)

作者簡介:暢里華(19742),女,山西祁縣人,學士,助理工程師,目前從事高速攝影技術研究;綿陽9192109信箱。

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