Эффективность преобразования магнитной энергии в излучение Z-пинча вложенных сборок смешанного состава на установке Ангара-5-1

Представлены результаты экспериментов по исследованию генерации мощных импульсов мягкого рентгеновского излучения (МРИ) с энергией квантов более 100 эВ (в спектральном диапазоне с длинами волн λ короче 120 Å) при сжатии плазмы двухкаскадных вложенных сборок смешанного состава с различным отношением радиусов каскадов, проведенных на мощной электрофизической установке Ангара-5-1 при уровне разрядного тока до 3.5 МА. Внешний каскад состоял из волокон вещества с малым атомным номером (пластик), внутренний каскад – из вещества с высоким атомным номером (вольфрам, W). В случае вложенных сборок данной конструкции получено существенное повышение пиковой мощности МРИ по сравнению с одиночными W-сборками с теми же параметрами, что и у W-сборки во внутреннем каскаде. Путем оптимизации линейной массы внешнего каскада и отношения радиусов каскадов получены мощные импульсы МРИ с высокой импульсной мощностью до 18 ТВт, энергией в импульсе ~140 кДж и короткой длительностью импульса ~5 нс. Показано, что путем оптимизации линейной массы внешнего каскада (волоконной сборки) можно достигнуть ~90% преобразования электромагнитной энергии, закачанной в окрестность лайнера, в энергию рентгеновского излучения пинча. При этом доля кинетической энергии сжатия плазмы в энергии излучения составляет не выше 30%. В оптимальных по выходной мощности МРИ выстрелах зарегистрировано увеличение доли энергии рентгеновского излучения в спектральном диапазоне λ ∈ (30, 40) Å, что на 30–100% выше по сравнению с одиночными W-сборками со схожими параметрами.