Когерентные свойства излучения сильноточных наносекундных разрядов

И.Н. Тиликин^†, Н.В. Пестовский^‡, С.Н. Цхай^§, Т.А. Шелковенко, С.А. Пикуз^*, С.Ю. Савинов^#
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация

Рассмотрены когерентные свойства коротковолновых излучений, формируемых сильноточными наносекундными разрядами. Обуждаются возможности применения плазменного источника мягкого рентгеновского излучения, Х-пинча, предложенного в ФИАНе в конце 1970-х годов в рамках программы инерциального управляемого термоядерного синтеза на основе сильноточных наносекундных разрядов. Экспериментальные исследования Х-пинча показали, что в нём образуется высокотемпературная плазма с экстремальными параметрами, излучающая мощный электромагнитный импульс в широком диапазоне длин волн, причём в рентгеновском излучении (1 < E < 10 кэВ) источник излучения имеет уникальные параметры. Его размеры столь малы (1 кэВ) с энергией ~0,6 мДж и средней мощностью ~0,3 МВт. Импульс распространяется параллельно поверхности феррита в сторону анода с малой угловой расходимостью

Текст pdf (1,3 Мб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2024.02.039642

Ключевые слова: Х-пинч, сильноточные наносекундные разряды, мягкое рентгеновское излучение, пространственная и временная когерентность, фазовый контраст, короткий электромагнитный импульс с малой расходимостью, кратковременное намагничивание, феррит
PACS: 52.58.Lq, 52.59.−f, 52.80.Qj (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2024.02.039642
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/8/f/
Web of Science

001343559900005
Scopus

2-s2.0-85204915524
ADS NASA

2024PhyU...67..814T
Цитата: Тиликин И Н, Пестовский Н В, Цхай С Н, Шелковенко Т А, Пикуз С А, Савинов С Ю "Когерентные свойства излучения сильноточных наносекундных разрядов" УФН 194 865–880 (2024)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 9 октября 2023, доработана: 1 февраля 2024, одобрена в печать: 7 февраля 2024

English citation: Tilikin I N, Pestovskii N V, Tskhai S N, Shelkovenko T A, Pikuz S A, Savinov S Yu “Coherent properties of high-current nanosecond discharge radiation” Phys. Usp. 67 814–827 (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2024.02.039642

Список литературы (29) ↓ Похожие статьи (4)

Захаров С М, Иваненков Г В, Коломенский А А, Пикуз С А, Самохин А И, Улшмид И "Проволочный Х-пинч в сильноточном диоде" Письма в ЖТФ 8 1060 (1982); Zakharov S M, Ivanenkov G V, Kolomenskii A A, Pikuz S A, Samokhin A I, Ulshmid J "Wire X-pinch in a high current diode" Sov. Tech. Phys. Lett. 8 456 (1982)
Пикуз С А, Шелковенко Т А, Хаммер Д А "Х-пинч. Часть I" Физика плазмы 41 319 (2015); Pikuz S A, Shelkovenko T A, Hammer D A "X-pinch. Part I" Plasma Phys. Rep. 41 291 (2015)
Пикуз С А, Шелковенко Т А, Хаммер Д А "Х-пинч. Часть II" Физика плазмы 41 483 (2015); Pikuz S A, Shelkovenko T A, Hammer D A "X-pinch. Part II" Plasma Phys. Rep. 41 445 (2015)
Shelkovenko T A, Sinars D B, Pikuz S A, Hammer D A "Radiographic and spectroscopic studies of X-pinch plasma implosion dynamics and X-ray burst emission characteristics" Phys. Plasmas 6 1305 (2001)
Song B M, Pikuz S A, Shelkovenko T A, Hammer D A "Determination of the size and structure of an X-pinch X-ray source from the diffraction pattern produced by microfabricated slits" Appl. Opt. 44 2349 (2005)
Sinars D B, Pikuz S A, Shelkovenko T A, Chandler K M, Hammer D A "Temporal parameters of the X-pinch X-ray source" Rev. Sci. Instrum. 72 2948 (2001)
Пикуз С А, Шелковенко Т А, Синарс Д Б, Хаммер Д А "Временные характеристики рентгеновского излучения Х-пинча" Физика плазмы 32 1106 (2006); Pikuz S A, Shelkovenko T A, Sinars D B, Hammer D A "Temporal characteristics of X-ray emission from X-pinches" Plasma Phys. Rep. 32 1020 (2006)
Шелковенко Т А, Пикуз С А, Хаммер Д А "Проекционная рентгенография плазменных и биологических объектов в излучении Х-пинча (Обзор)" Физика плазмы 42 234 (2016); Shelkovenko T A, Pikuz S A, Hammer D A "A review of projection radiography of plasma and biological objects in X-pinch radiation" Plasma Phys. Rep. 42 226 (2016)
Ландсберг Г С Оптика (М.: Физматлит, 2010)
Tilikin I N, Tskhai S N, Shelkovenko T A, Savinov S Yu, Pikuz S A "Generation of intense UV radiation during high-current breakdown over a ferrite surface" Plasma Phys. Rep. 44 600 (2018)
Tilikin I N, Tzhai S N, Shelkovenko T A, Savinov S Yu, Pikuz S A, Mingaleev A R "A pulsed, high-intensity source of XUV radiation based on ferrite surface breakdown at high current" IEEE Trans. Plasma Sci. 46 3982 (2018)
Tilikin I N, Savinov S Yu, Pestovskii N V, Pikuz S A, Tskhai S N, Shelkovenko T A, Dushkin G A "Coherent x-ray radiation induced by high-current breakdown on a ferrite surface" J. Phys. D 55 405006 (2022)
Watanabe K, Furusho K, Kashiwabara S, Fujimoto F "Characteristics of x-ray radiation by a nonequilibrium electron flow emerged from a formed ferrite filament" J. Appl. Phys. 68 5059 (1990)
Козырев А В и др "Генерация мягкого рентгеновского излучения и его роль в развитии пробоя воздушного промежутка при повышенных давлениях" Письма в ЖТФ 37 (22) 26 (2011); Kozyrev A V et al "Soft X-ray generation and its role in breakdown of air gap at elevated pressures" Tech. Phys. Lett. 37 1054 (2011)
Sorokin D A et al "X-ray radiation and runaway electron beams generated during discharges in atmospheric-pressure air at rise times of voltage pulse of 500 and 50 ns" Laser Part. Beams 36 (2) 186 (2018)
Kochkin P et al "Analyzing x-ray emissions from meter-scale negative discharges in ambient air" Plasma Sources Sci. Technol. 25 044002 (2016)
Agafonov A V et al "Anisotropy in hard bremsstrahlung from a high-voltage laboratory simulation of an atmospheric discharge" Plasma Sources Sci. Technol. 28 095014 (2019)
Spielman R B, Ruggles L E, Pepping R E, Breeze S P, McGurn J S, Struve K W "Fielding and calibration issues for diamond photoconducting detectors" Rev. Sci. Instrum. 68 762 (1997)
Месяц Г А, Коровин С Д, Шарыпов К А, Шпак В Г, Шунайлов С А, Яландин М И "О динамике формирования субнаносекундного электронного пучка в газовом и вакуумном диоде" Письма в ЖТФ 32 (1) 35 (2006); Mesyats G A, Korovin S D, Sharypov K A, Shpak V G, Shunailov S A, Yalandin M I "Dynamics of subnanosecond electron beam formation in gas-filled and vacuum diodes" Tech. Phys. Lett. 32 18 (2006)
Месяц Г А, Яландин М И "Пикосекундная электроника больших мощностей" УФН 175 225 (2005); Mesyats G A, Yalandin M I "High-power picosecond electronics" Phys. Usp. 48 211 (2005)
Katz L, Penfold A S "Range-energy relations for electrons and the determination of Beta-ray end-point energies by absorption" Rev. Mod. Phys. 24 28 (1952)
Андреев С Н, Бернацкий А В, Душкин Г А, Цхай С Н, Пикуз С А, Тиликин И Н, Шелковенко Т А, Савинов С Ю "Пространственные характеристики излучения, инициируемого разрядом по поверхности феррита" Краткие сообщения по физике ФИАН 48 (10) 43 (2021); Andreev S N, Bernatskiy A V, Dushkin G A, Tskhai S N, Pikuz S A, Tilikin I N, Shelkovenko T A, Savinov S Yu "Spatial characteristics of radiation initiated by a discharge over the ferrite surface" Bull. Lebedev Phys. Inst. 48 321 (2021)
"Filter Transmission", The Center for X-Ray Optics at Lawrence Berkeley National Laboratory, https://henke.lbl.gov/optical_constants/filter2.html
Born M, Wolf E Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference, and Diffraction of Light 2nd rev. ed. (London: Pergamon Press, 1964); Пер. на русск. яз., Борн М, Вольф Э Основы оптики (М.: Наука, 1970)
Черенков П А ДАН СССР 2 451 (1934); Cerenkov P A C.R. Acad. Sci. USSR 2 451 (1934); Черенков П А УФН 93 385 (1967)
Čerenkov P A "Visible radiation produced by electrons moving in a medium with velocities exceeding that of light" Phys. Rev. 52 378 (1937)
Тамм И Е, Франк И М ДАН СССР 14 107 (1937); Tamm I E, Frank I M C.R. Acad. Sci. USSR 14 109 (1937); Тамм И Е, Франк И М УФН 93 388 (1967)
Тамм И Е Основы теории электричества 11-е изд., испр. и доп. (М.: Физматлит, 2003) с. 425-426; Пер. на англ. яз. с русск. 9-го изд., Tamm I E Fundamentals of the Theory of Electricity ((Moscow: Mir Publ., 1979)
Петров А А, Климович С М, Пестовский Н В, Тиликин И Н, Савинов С Ю "Формирование волны намагниченности в предпробойной стадии разряда по поверхности феррита" Краткие сообщения по физике ФИАН 50 (11) 73 (2023); Petrov A A, Klimovich S M, Pestovskii N V, Tilikin I N, Savinov S Yu "Formation of the magnetization wave in the prebreakdown discharge stage over the ferrite surface" Bull. Lebedev Phys. Inst. 50 (11) 503 (2023)