Аннотация:
С помощью двухтемпературной МРГД-модели (радиационной магнитной гидродинамики) сильноточного объемно излучающего $Z$-разряда проведено численное исследование нагрева и охлаждения плазмы азота в импульсном пинчующемся протяженном разряде применительно к проблеме создания рекомбинационного лазера на переходах 3 $\to$ 2 H-подобных ионов азота ($\lambda$ = 13.4 nm). Показано, что система питания разряда, основанная на двойной накопительно-формирующей и транспортирующей линии, позволяет создавать в плазме азота плотность мощности порядка 0.01–1 TW/cm$^3$. Это обеспечивает возможность получения полностью ионизованной (т. е. состоящей из голых ядер и электронов) плазмы за счет сжатия-нагрева собственным магнитным полем протекающего по плазме тока и джоулева нагрева электронов, несмотря на охлаждение плазмы собственным излучением на этой стадии. Создание такой плазмы является необходимым этапом формирования активной среды лазера по рекомбинационной схеме на переходах H-подобных ионов. На втором этапе нужно быстро и глубоко охладить полученную плазму примерно до 20–40 eV за время 1–2 ns. Численное исследование охлаждения полностью ионизованной плазмы азота при расширении было проведено в режимах без выключения и с выключением разрядного тока с помощью ключа с быстро нарастающим сопротивлением. И в первом, и во втором случае расширение плазмы в разряде не является адиабатическим. Даже после выключения разрядного тока, достаточно быстрого, как в наших расчетах, не прекращается нагрев электронов во внутренних областях плазменного столба в течение времени, большего, чем время коммутации. Выключение разрядного тока лишь незначительно повышает эффективность охлаждения электронов. За время 2–3 ns в этом режиме на оси плазма остывает до 50–60 eV в первом случае и до 46–54 eV во втором.
Полный текст:
PDF файл (830 kB)
