论文部分内容阅读
利用Z-pinch等离子体是实现受控核聚变的可能方法之一,同时该等离子体还是强X射线脉冲源和强中子源,目前它已成为世界上的一个研究热点。本论文重点研究了Z箍缩等离子体的诊断技术及其辐射特性,具体工作有四个部分:(1)建立一台小型喷气式Z箍缩等离子体装置;(2)使用热电堆能量计测量等离子体辐射光子的总能量;(3)研制一套多幅马赫-曾德激光干涉仪,借助此干涉仪研究等离子体向心运动过程及测量电子密度;(4)使用紧凑式汤姆生离子谱仪测量Z箍缩氖气等离子体的辐射离子束能谱。其中(3)、(4)项工作的研究成果以前均未见国际、国内刊物公开发表过,属创新性工作。通过论文研究工作,得到了如下结论: (1)所建小型喷气式Z箍缩装置的储能元件采用并联电容器组,具体参数为:C=16μF,储能E4kJ,放电电流幅值=210kA,电流上升时间=2.4μs。(2)等离子体聚焦较好时,辐射光子总能量最大值约为766J,辐射效率为19%。(3)等离子体向心箍缩速度大于9106cm/s ,聚焦柱的平均电子密度大于。通过实验可知,此箍缩装置在放电电流峰值处(2.4μs)聚焦不稳定,而在峰值前(1.2~2μs)聚焦比较好。判断依据是:在峰值处聚焦时,代表等离子体聚焦的dI/dt波形上的下凹尖峰很不稳定,时高时低,且远不如在2μs以前箍缩聚焦时的下凹尖峰大;对应地表现在干涉图上,聚焦不理想时向心压缩过程不同步,导致箍缩柱不均匀,出现剪切或扭折分段现象;而表现在辐射总能量上则是辐射总能量明显降低。在放电电流峰值处聚焦不好的原因是:装置的电流上升时间过长而导致等离子体的不稳定性得到充分发展。(4)利用紧凑式汤姆生离子谱仪测量,可在CR-39蚀刻图上得到四条明显的抛物线轨迹,分别代表一至四价氖离子,另外在四条抛物线上方还有一些高价离子痕迹。通过测量可知:一价氖离子最大能量约为:1.28MeV。当dI/dt波形上的下凹尖峰很深时发射离子最大能量大于下凹尖峰浅时的最大能量,下凹尖峰浅时整个离子能谱有向低能量方向移动的趋势。