Пространственные и временные характеристики излучения компактного рентгеновского радиографа на основе вакуумного дугового разряда

Abstract

В работе приводятся результаты экспериментов по созданию плазменного источника излучения с малыми пространственными размерами для импульсной радиографии в мягком рентгеновском диапазоне спектра. Излучающая горячая плазма создавалась при сжатии плазменной струи импульсом тока с амплитудой до Im = 250 кА и временем нарастания Tфр = 200 нс. Плазменная струя формировалась с помощью импульсного вакуумного дугового разряда плазменной пушки. Для питания вакуумной дуги, формирующей плазменную струю, использовали конденсатор ИК-50-0.25 (разработка ИСЭ СО РАН). Максимум тока дуги составил 35 кА, время нарастания тока 300 нс. Эксперименты проводились с плазменными струями из олова, магния и висмута. Диаметр катода вакуумной дуги составлял 4 мм. При межэлектродном зазоре сильноточного генератора 1.5 мм посередине зазора формировался единичный источник излучения – точечный z-пинч (PZ-пинч). Для струи из олова диаметр излучающей области составлял 11.5 ± 3 мкм, а ее высота 24 ± 5 мкм. Длительность импульса излучения на полувысоте составляла 2.2 ± 0.2 нс. Разработанный метод позволяет проводить радиографические исследования микрообъектов (в том числе, биологических) с пространственным разрешением 10 - 20 мкм и временным разрешением 2 - 3 нс = The paper presents the experimental investigation of a plasma radiation source with small spatial dimensions (a Point Z-pinch) for pulsed radiography in the soft X-ray spectral range. Radiating hot plasma is a result of a plasma jet implosion. To implode plasma jet we used a current pulse with amplitude Im = 250 kA and rise time Tr = 200 ns. The arc current amplitude was 35 kA. The arc current rise time was 300 ns. The experiments have been performed with tin, magnesium and bismuth plasma jets. The vacuum arc cathode diameter was 4 mm. A single radiation source was formed into an high-current generator interelectrode gap of 1.5 mm. When a tin plasma jet was used, the diameter of the radiating region was 11.5 ± 3 μm, and its height was 24 ± 5 μm. The x-ray pulse FWHM was 2.2 ± 0.2 нс. The developed method makes it possible to conduct radiographic studies of microobjects (including biological) with a spatial resolution of 10-20 μm and a temporal resolution of 2 - 3 ns