[發(fā)明專利]一種用于Z箍縮實驗的二級絲陣負載

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810497434.5
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108513422B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張金海;王亮平;叢培天;李沫;孫鐵平;吳撼宇;李陽;盛亮;邱愛慈
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: H05H5/02
• 分類號: H05H5/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

為了便于開展兆安級電流下金屬絲陣早期物理狀態(tài)的調(diào)控方法研究，以及內(nèi)爆等離子體不穩(wěn)定性發(fā)展過程研究，本發(fā)明本發(fā)明的二級絲陣負載有兩個獨立的電流回路，電流分別流過負載絲陣和反轉(zhuǎn)型絲陣，通過調(diào)整負載絲陣和反轉(zhuǎn)型絲陣的金屬絲長度、絲數(shù)和/或直徑可以調(diào)整各自的回路電感，實現(xiàn)金屬絲早期物理狀態(tài)的改變和調(diào)控，抑制早期“核冕”結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，同時可以研究不同物理狀態(tài)對負載絲陣后續(xù)內(nèi)爆及等離子體不穩(wěn)定性發(fā)展過程的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大型脈沖功率裝置Z箍縮實驗的負載，具體涉及一種可調(diào)控金屬絲陣負載早期物理狀態(tài)的負載。

背景技術(shù)

Z箍縮(Z-pinch)是一種依靠Z方向電流產(chǎn)生的電磁力使自身箍縮或向軸線內(nèi)聚運動的等離子體構(gòu)型，常用的負載為氣流、金屬絲陣或套筒，其中金屬絲陣負載是選用μm量級金屬絲連接在Z箍縮實驗裝置的陰陽極上，便于進行質(zhì)量調(diào)控以與兆安(MA)級裝置達到負載匹配。目前，絲陣Z箍縮等離子體輻射源是一種最有效的實驗室軟X射線源，在輻射效應(yīng)、慣性約束聚變(ICF)、高能量密度物理及實驗室天體物理等研究領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

在兆安(MA)級電流下，金屬絲很早即發(fā)生沿面電離形成冕等離子體(一般認為金屬絲表面吸附的氣體和雜質(zhì)首先電離)，絲核一般呈固態(tài)或液態(tài)，形成典型的“核冕”結(jié)構(gòu)，導致饋入金屬絲陣的能量相對較少。

為了抑制“核冕”結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，目前常用的手段為從外部另饋入預(yù)脈沖(幅值1～10kA，前沿10～20ns)或者給金屬絲鍍膜，但研究多見于小電流下，而兆安(MA)級電流下金屬絲陣早期物理狀態(tài)的調(diào)控方法研究，以及內(nèi)爆等離子體不穩(wěn)定性發(fā)展過程研究目前尚未廣泛開展。

發(fā)明內(nèi)容

為了便于開展兆安級電流下金屬絲陣早期物理狀態(tài)的調(diào)控方法研究，以及內(nèi)爆等離子體不穩(wěn)定性發(fā)展過程研究，本發(fā)明提供了一種二級絲陣負載，可以用于MA級電流下的Z箍縮實驗中。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種用于Z箍縮實驗的二級絲陣負載，其特殊之處在于：包括支撐結(jié)構(gòu)、負載絲陣和反轉(zhuǎn)型絲陣；

所述支撐結(jié)構(gòu)包括陰極桿、依次設(shè)置的固定螺帽、陽極蓋板、連接電極、反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板、陽極連接桿、陽極底座和陰極底座；

連接電極用于安裝負載絲陣和反轉(zhuǎn)型絲陣；連接電極為中空柱狀結(jié)構(gòu)，其底部開設(shè)有多個用于穿過金屬絲的孔；

陰極桿的一端依次穿過陽極底座和反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板后與連接電極固定連接，實現(xiàn)電接觸；陰極桿的另一端與陰極底座固定連接，實現(xiàn)電接觸；陰極桿與陽極底座同軸設(shè)置；

陽極蓋板、陽極底座和反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板均與陰極底座平行，且與陰極桿垂直；

在陽極蓋板和反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板之間還設(shè)置有回流柱，回流柱垂直于陽極蓋板；

在反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板和陽極底座之間還設(shè)置有陽極連接桿，陽極連接桿垂直于陽極底座；

所述負載絲陣包括負載陰極、負載陽極和由多根金屬絲構(gòu)成的金屬絲陣，負載陰極與支撐結(jié)構(gòu)的連接電極相連，負載陽極與所述陽極蓋板通過所述固定螺帽連接；金屬絲陣穿過負載陰極和負載陽極端面的孔，且均與負載陰極和負載陽極保持電接觸；金屬絲陣的一端采用銅膠帶固定在負載陰極上，金屬絲陣的另一端末端與重物相連，以保證金屬絲處于繃緊狀態(tài)；

所述反轉(zhuǎn)型絲陣包括多根金屬絲，該金屬絲的一端穿過所述連接電極端面的孔后用銅膠帶固定在連接電極上，另一端穿過所述反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板，繞過所述陽極連接桿后，與重物相連，以保證金屬絲處于繃緊狀態(tài)。

進一步地，所述負載絲陣和反轉(zhuǎn)型絲陣的金屬絲的長度、絲數(shù)和直徑均根據(jù)脈沖功率加速器參數(shù)調(diào)整和確定；負載絲陣的金屬絲長度指位于負載陰極和負載陽極之間的單根金屬絲長度；反轉(zhuǎn)型絲陣的金屬絲長度指位于連接電極與反轉(zhuǎn)型絲陣支撐板之間的單根金屬絲長度。