基于等离子聚焦技术的小型化2朱尔脉冲等离子源的开发:在极端条件材料和纳米卫星定向中的应用

科学领域:

• 等离子体物理学和聚变能源
• 紧的脉冲等离子体来源.
• 微型化等离子体聚焦技术

背景情况:

• 等离子焦点装置是已知的热,密集等离子体来源,用于研究和应用.
• 血聚焦器件的小型化是基础研究和技术进步日益感兴趣的领域.
• 现有的设备往往很大,很复杂,这限制了它们的便携性和可访问性.

研究的目的:

• 设计和建造一个紧的,便携式脉冲等离子源,利用等离子聚焦技术.
• 描述微型设备的电气和等离子体动力学.
• 探索便携式等离子聚焦源的潜在应用.

主要方法:

• 构建一个便携式等离子聚焦装置 (PF-2J),在 2-4 焦耳范围内工作.
• 使用电压和电流衍生监控进行电气表征.
• 通过使用脉冲Nd-YAG激光器进行光学折射诊断来观察等离子体动态.
• 在气氛中进行的放电实验.

主要成果:

• 在9kV充电电压下,在110ns内达到15kA的峰值电流.
• 观察到z-pinch效应的明显证据,测量到的pinch尺寸为~0.8mm长和<100μm半径.
• 在手提行李中证明了所有组件的便携性.

结论:

• 成功开发了一种基于等离子聚焦技术的紧型和便携式脉冲等离子源.
• 该设备表现出诸如z-pinch效应之类的关键等离子体现象,适合各种应用.
• 潜在的应用包括用于核聚变反应堆的材料分析,薄膜沉积,教育工具和用于纳米卫星的脉冲等离子推进器.