Способ получения цилиндрической плазменной оболочки Советский патент 1986 года по МПК H05H1/40 

Изобретение относится к способам создания плазмы определенной конфигурации с заданными значениями концентрации и температуры и может быть использовано для получения плотной 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 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 цилиндрической плазменной оболочки, заключающиеся в инжекции в вакуум струй нейтрального газа и различающиеся способом последующей ионизации этого газа. Так в известном способе ионизация производится микроволновым излучением.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения цилиндрической плазменной оболочки, заключающийся в том, что рабочий газ подают в вакуумный межэлектродный промежуток 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 газ инжектируют в вакуумный межэлектродный зазор. При достижении передней границей газа противоположного электрода иницируют пробой в газе и таким образом ионизуют газ

Поскольку в существую вдх способах инжектируют нейтральный газ, то невозможно сформитэовать, малорасходящуюся газовую струю. Однородность оболочки

Id, Дд

характеризуется расходимостью h

где S, и 1 - толщина стенки оболочки у катода и у анода соответственно,h межэлектродный зазор. Более того при

,3 (где f - расстояние от форсунки до противоположного электрода, D - диаметр оболочки вблизи форсунок)

диаметрально расположенные струи сливаются и образуется не п&лая оболочка, а сплошной газовый цилиндр. По существующему спосбуневозможно получить

цилинд1 ические плазменные оболочки с величиной 6i, меньшей 0,6-0,7. Для физических экспериментов, сопоставимых с теоретическим расчетом, и для эффективного применения в технологических установках необходимы оболочки с 0 0,2.

Целью изобретения является уменьшение толщины цилиндрической плазменной оболочки и улучшение ее однород5 ности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения цилиндрической плазменной оболочки, заключающемся в инжекции рабочего

0 газа в вакуумный межэлектродный промежуток и последующей ионизации газа электрическим током, рабочий газ подают путем испарения материала катода с катодных пятен при инициировании

5 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 аксиальное 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 5 на катоде плазменных центров по числу поджигающих электродов в межэлектродном зазоре течет ток, поддерживающий температуру катодной плазмы. 31 В результате в прикатодной области происходит непрерывная генерация нонизованной металлической плазт.ТТёра-зующаяся кольцевая плазма газодинамически расширяется в вакуум,но ПОСКОЛЬКУ есть внешнее аксильное магнитное поле, то скорость расширения плазмы, перпендикулярная оси оболочки, много меньше скорости расширения плазмы вдоль оси, т.е. получается тонкостенная цилиндрическая плазменная обопочка. Толщина оболочки измерялась с помощью фотографирования с боку и с тсфца оболочки через сеточный анод. 116968-4 Способ получения цилиндрической плазменной оболочки позволяет получить цилиндрическую плазму с более однородной в аксиальном направлении jстенкой. При этом возможно получение большего коэффициента сжатия плазмы, что ведет к увеличению температуры плазмы и концентрации электронов, Последнее резко увеличивает выход 10рентгеновского излучения, которое пропорционально квадрату концентрации электронов. Таким образом, плазменные оболочки могут эффективно применяться как источники мягкого рент15геновского излучения.

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