Продемонстрирована возможность получения давлений 20—60 Мбар и достижения степени сжатия твердого вещества по плотности в 3—4 раза

Проведена серия экспериментов по обжатию миллиметровых цилиндров и полых трубочек мегаамперными токами на основе генератора импульсов МИГ (внешний вид приведен на обложке). Предварительно, была произведена модернизация генератора для решения задач по получению мультимегабарных давлений и мегагауссных магнитных полей: (а) энергозапас батареи, питающей линейный импульсный трансформатор, увеличен с 220 до 330 кДж; (б) в 1.5 раза увеличена емкость промежуточного водяного конденсатора; (в) установлен волновой трансформатор вместо передающей линии, что позволило вдвое уменьшить импеданс; (г) снижена в 1.5 раза индуктивность вакуумной камеры. Все это позволило увеличить ток через нагрузку до 3.3 МА.

В экспериментах, кроме штатных измерений, регистрировались показания резистивных делителей, специально разработанных для измерений в непосредственной близости от нагрузки, установленных на радиусе 6 и 36 мм, дифференцирующей магнитной петли (dI/dt), установленной на радиусе 36 мм. Комплексный анализ диагностик позволяет утверждать, что весь ток протекает через проволочку, а мощность энерговклада составляет 70-200 ГВт на сантиметр длины проволочки. МГД расчет процессов в медном цилиндре под воздействием импульса тока, взятого из эксперимента, дает величину мощности энерговклада в этом диапазоне и характерные профили давления и плотности, приведенные на рис. 1:

Рис. 1

Таким образом, есть основания полагать, что в данных экспериментах были достигнуты давления 20-60 Мбар. Для получения изображения проводника в собственном излучении были использованы камера–обскура, фотоэлектронный регистратор и покадровые ЭОПы.

Первые эксперименты по получению изображения проволочки при помощи камеры–обскуры показали, что излучения в видимом диапазоне спектра недостаточно для регистрации. В то же время вакуумный рентгеновский фотодиод (ВРД) показывал наличие мощного излучения в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах спектра. Это излучение начиналось с момента времени 60-70 нс. Камера–обскура в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах спектра давала интегральное во времени изображение плазмы, образовавшейся при электровзрыве нагрузки. Регистрация изображения в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне спектра осуществлялась на пленку, которая не имеет защитного желатинового покрытия эмульсионного слоя. На обскурограммах видно, что свечение столба сильно неоднородно. Весь столб изрезан поперечными светящимися полосками–стратами, некоторые из которых выходят за диаметр столба на 2-3 мм.

Для получения полного по длине изображения объекта в различные моменты времени использовалась система двух ЭОПов с временем экспозиции 5-10 нс в оптическом и рентгеновском диапазонах спектра. Для съемки изображения объекта ЭОПами в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах спектра использованы пластиковые n–тетрафиниловые сцинтилляторы толщиной 0.1 мм, установленные непосредственно на входном окне ЭОПов. Изображение нагрузки формировалось на входных окнах ЭОПов, как и в камере–обскуре, диафрагмой с отверстием диаметром 30-50 мкм. Временное разрешение определялось длительностью импульсов напряжения, питающих ЭОПы. Многоканальный кабельный генератор, собранный по схеме Веденского, обеспечивал на ЭОПах в нужный момент времени импульсы с амплитудой 16-18 кВ с фронтом < 2 нс. Синхронизация момента включения кабельного генератора осуществлялась от дифференцирующей катушки, размещенной в узле нагрузки. Задержка срабатывания первого ЭОПа относительно начала тока, и второго относительно первого, задавалась длиной передающих кабелей. Пространственное разрешение на пленке, установленной на выходе ЭОПов составляло 40 штрихов/мм. Изображение проволочки на ЭОПах появлялось после 70 нс, когда ток достигал 0.8-1.0 МА, в виде светящейся точки вблизи катода и разрасталось на всю длину проволочки за 10-15 нс. На ЭОПограммах свечение столба достаточно однородно, поперечных полос–стратов не зарегистрировано. Диаметр светящегося столба менялся во времени, наименьший размер столба ~0.7 мм достигался в районе максимума тока (110—120 нс), после чего столб расширялся.

Отдел высоких плотностей энергии, заведующий — д.ф.–м.н. Ратахин Николай Александрович