丝阵靶箍缩等离子体软X射线辐射能谱研究.pdfVIP

　第 17 卷 　第 6 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 17 ,No . 6 　 　2005 年 6 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R TICL E B EA M S J un . ,2005 　 文章编号 : 　100 14322 (2005) 06090 104 丝阵靶箍缩等离子体软 X 射线辐射能谱研究 1 2 2 2 2 蔡红春 , 　Cher nenko A S , 　Korolev V D , 　U st roev G I , 　Ivanov M I ( 1. 中国工程物理研究院 流体物理研究所 , 四川 绵阳 62 1900 ; 　2 . Kurchatov In stit ut e , Mo scow , Ru ssia) 　　摘 　要 : 　在 S —300 装置上研究了丝阵靶 Z 箍缩等离子体的软 X 射线辐射的动态过程 。利用多通道 X 射线谱仪在 50～2 000 eV 范围内测量了丝阵靶内爆等离子体 X 射线辐射谱 ,辐射主要位于 60～220 eV 谱段 。 辐射谱可用温度为 40～50 eV 的 Planck 黑体谱近似描述 。在能量高于 500 eV 的谱段 ,辐射谱与 Planck 黑体 谱有较大的偏离 。这主要是因为等离子体热斑的出现 、在 1. 5～2 keV 范围内线谱的存在和加速电子轫致辐射 的结果 。 　　关键词 : 　Z 箍缩 ; 　丝阵靶 ; 　多通道谱仪 ; 　X 射线辐射谱 　　中图分类号 : 　 TL 659 　　　　文献标识码 : 　A 　　近年来 ,MA 量级的强流加速器上的箍缩研究引起了极大的兴趣 ,这既是解决受控热核聚变问题的途径之 一 ,也是高功率 X 射线和中子辐射源 。1997 年 ,在电流大于 20 MA 的装置 Z 上 ,进行了丝阵靶箍缩实验 。钨 丝靶箍缩得到的 X 射线功率为 200 TW ,X 射线总能量为 1. 8 MJ [ 1 ] 。为了进一步理解时间过程小于 10 - 7 s 的 快速 Z 箍缩物理过程和确定等离子体的辐射损失 ,需要靶箍缩过程中等离子体辐射谱的动态信息 。时间分辨 的软 X 射线谱的测量是高温等离子体参数测量的基本方法之一 。 　　本文是在库尔恰托夫研究院 S —300 装置[2 ] (700 kV ,4 MA ,70 n s) 上进行的丝阵靶箍缩等离子体高功率 X 射线的产生和诊断实验结果 。通过多级电磁脉冲压缩 ,在装置上利用丝阵靶的内爆可以获得 ТW 级的软 X ( ) 射线脉冲 。实验中使用的是铝和钨 或者是它们的组合 的丝阵靶 ,其根数为 24 至 108 根 。X 射线谱的动态测 量范围为 50～2 000 eV , Z 箍缩等离子体的主要辐射损失落在此范围。测量是借助多通道 X 射线谱仪 A P H 10 进行的。基于多层干涉镜和快速作用的半导体探头 ,谱仪不仅可以在每个通道选择谱段进行谱时间分析和测 量辐射功率和能量 ,而且可以通过对能量和时间积分测量总的辐射功率和能量 。 1 　测量方法 　　装置 S —300 是八模块的功率脉冲装置 ,其短路放电电流可达 4 MA ,脉冲前沿为 100 n s ,在负载电压为 700 kV 时 ,能量为 100 kJ 。在本文所介绍的实验中电流为 2～3 MA 。负载电压和电流分别采用电阻分压器和 磁探针进行测量 。