Экспериментальный стенд для зондирования плазмы высоковольтного разрядника с лазерным управлением

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены методика и реализующая ее установка для оптического зондирования импульсной плазмы, инициируемой излучением YAG:Nd3+-лазера в высоковольтном газовом коммутаторе с лазерным управлением, который может использоваться в качестве первичного ключа сильноточного высоковольтного импульсного электронного ускорителя-генератора типа РАДАН. Исследования проводились в естественной атмосфере. Приводятся первые результаты измерений динамики коэффициента поглощения лазерного излучения в плазме, полученной на данной установке. Эти данные свидетельствуют о реализации условий нелинейного поглощения излучения лазера плазмой при плотностях энергии возбуждения более 240 Дж/см2, они позволят выработать рекомендации по выбору параметров запуска разрядника с целью минимизации нестабильности его включения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Липчак

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lipchak@iep.uran.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Н. Б. Волков

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Email: lipchak@iep.uran.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

И. А. Журавлев

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук Россия

Email: lipchak@iep.uran.ru
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Список литературы

  1. Pendleton W.K., Guenther A.H. // Rev. Sci. Instrum. 1965. V. 36. P. 1546. https://doi.org/10.1063/1.1719388
  2. Alcock A.J., Richardson M.C., Leopold K. // Rev. Sci. Instrum. 1970. V. 41. P. 1028. https://doi.org/10.1063/1.1684689
  3. Rosenthal E., Larkin I., Goffin A., Produit T., Schroeder M., Wolf J., Milchberg H. // Opt. Express. 2020. V. 28. P. 24599. https://doi.org/10.1364/OE.398836
  4. Dehne K., Higginson A., Wang Y., Tomasel F., Capeluto M., Shlyaptsev V., Rocca J. // Opt. Express. 2024. V. 32. P. 16164. https://doi.org/10.1364/OE.506547
  5. Zhou W.D., Guo Y.H., Zhang R.R. // Front Phys. 2020. V. 15. P. 52201. https://doi.org/10.1007/s11467-020-0969-1
  6. Shangguan S., Zhang J., Li Z., Shi W., Wang W., Qi D., Zheng H. // Sci. China Technol. Sci. 2024. V. 67. P. 73. https://doi.org/10.1007/s11431-023-2499-0
  7. Липчак А.И., Барахвостов С.И. // ПТЭ. 2021. № 3. С. 40. https://doi.org/10.31857/S0032816221030216
  8. Месяц Г.А., Яландин М.И. // УФН. 2005. Т. 175. № 3. С. 225.
  9. Michel P. Fundamentals of Optics and Plasma Physics, Introduction to Laser-Plasma Interactions. Graduate Texts in Physics. Cham: Springer, 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-031-23424-8_1
  10. Paschotta R. Field Guide to Laser Pulse Generation. Bellingham, WA.: SPIE Press, 2008. https://doi.org/10.1117/3.800629
  11. Rand D., Hybl J., Fan T.Y. Cryogenic lasers, Handbook of Solid-State Lasers. Cambridge: Woodhead Publ., 2013. https://doi.org/10.1533/9780857097507.2.525
  12. Koike Y., Koike K. // Polymer Science: A Comprehensive Reference. 2012. V. 8. P. 283. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53349-4.00209-0
  13. ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. М.: Стандартинформ, 2013.
  14. Lipchak A.I., Volkov N.B., Turmyshev I.S., Chingina E.A. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences Physics. 2024. V. 87. (Suppl 2). P. S222. https://doi.org/10.1134/S1062873823704646
  15. Генералов Н.А., Козлов Г.И., Райзер Ю.П. // ПМТФ. 1970. № 3. C. 27.
  16. Прохоров А.М., Конов В.И., Урсу И., Михэилеску И.Н. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. М.: Наука, 1988.
  17. Wey T.A., Ogborn L.L. // ECE Technical Reports. 1995. № 12. P. 169. http://docs.lib.purdue.edu/ecetr/169
  18. Volkov N.B., Lipchak A.I. // Condensed Matter. 2022. V. 7 (4). P. 61. https://doi.org/10.3390/condmat7040061
  19. Volkov N.B., Lipchak A.I. // Condensed Matter. 2023 V. 8 (3). P. 70. https://doi.org/10.3390/condmat8030070

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Разрядник с оптическим управлением для высоковольтного импульсного генератора-ускорителя типа РАДАН: 1 – зондирующий лазерный импульс, 2 – зажигающий лазерный импульс, 3 – анод, 4 – катод, 5 – лазерная плазма.

Скачать (107KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспериментальная установка, вид сверху: 1 – узел расщепления λ = 532, нм, 2 – узел ввода и фокусировки излучения λ = 1064 нм в разрядник; 3, 4 – наборы ретрорефлектроров, 5 – узел ввода опорного импульса в световод, 6 – узел объединения импульсов, 7 – зондирующий импульс, 8 – опорный импульс, 9 – линия задержки, BS – светоделители, RP – отражающая призма, L – линзы, катод не показан. На верхней врезке – узел формирования плазмы, катод не показан. Нижняя врезка – геометрия зондирования, вид в горизонтальной плоскости.

Скачать (331KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результат проверки системы зондирования без формирования плазмы: 1 – незадержанный зондирующий импульс, 2 – задержанный опорный импульс без плазмы.

Скачать (112KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Отношение опорного импульса Iref к зондирующему Iprob при отсутствии зондируемой плазмы в разряднике: 1 – незадержанный зондирующий импульс, 2 – сдвинутый на 109.6 нс опорный импульс (левая ось), 3 – отношение опорного импульса к зондирующему без плазмы в разряднике (правая ось).

Скачать (184KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Искажение зондирующего сигнала, вносимое плазмой, сформированной импульсом с минимальной энергией Еi = 55 мДж: 1 – зондирующий импульс, прошедший через плазму, 2 – опорный импульс (левая ось), 3 – отношение опорного импульса к зондирующему (правая ось).

Скачать (210KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Наложение 20 сигналов, полученных в ходе серии измерений при фиксированной энергии запускающего лазерного импульса Ei = 55 мДж, K(t) = Iref / Iprob.

Скачать (162KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Расчет Km(t) и ∆K при энергии лазерного импульса Ei = 55 мДж: 1 – средний коэффициент поглощения Km (левая ось), 2 – ∆K (правая ось).

Скачать (119KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Расчет Km(t) и ∆K при энергии лазерного импульса Ei = 95.5 мДж: 1 – средний коэффициент поглощения Km (левая ось), 2 – ∆K (правая ось).

Скачать (141KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимость коэффициента поглощения Km от времени и энергии лазерного импульса.

Скачать (151KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость джиттера коэффициента поглощения ∆K от времени и энергии лазерного импульса.

Скачать (159KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025