Экспериментальный стенд для зондирования плазмы высоковольтного разрядника с лазерным управлением

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Представлены методика и реализующая ее установка для оптического зондирования импульсной плазмы, инициируемой излучением YAG:Nd3+-лазера в высоковольтном газовом коммутаторе с лазерным управлением, который может использоваться в качестве первичного ключа сильноточного высоковольтного импульсного электронного ускорителя-генератора типа РАДАН. Исследования проводились в естественной атмосфере. Приводятся первые результаты измерений динамики коэффициента поглощения лазерного излучения в плазме, полученной на данной установке. Эти данные свидетельствуют о реализации условий нелинейного поглощения излучения лазера плазмой при плотностях энергии возбуждения более 240 Дж/см2, они позволят выработать рекомендации по выбору параметров запуска разрядника с целью минимизации нестабильности его включения.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. И. Липчак

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: lipchak@iep.uran.ru
Russian Federation, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

Н. Б. Волков

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Email: lipchak@iep.uran.ru
Russian Federation, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

И. A. Журавлев

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук Россия

Email: lipchak@iep.uran.ru
Russian Federation, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

References

  1. Pendleton W.K., Guenther A.H. // Rev. Sci. Instrum. 1965. V. 36. P. 1546. https://doi.org/10.1063/1.1719388
  2. Alcock A.J., Richardson M.C., Leopold K. // Rev. Sci. Instrum. 1970. V. 41. P. 1028. https://doi.org/10.1063/1.1684689
  3. Rosenthal E., Larkin I., Goffin A., Produit T., Schroeder M., Wolf J., Milchberg H. // Opt. Express. 2020. V. 28. P. 24599. https://doi.org/10.1364/OE.398836
  4. Dehne K., Higginson A., Wang Y., Tomasel F., Capeluto M., Shlyaptsev V., Rocca J. // Opt. Express. 2024. V. 32. P. 16164. https://doi.org/10.1364/OE.506547
  5. Zhou W.D., Guo Y.H., Zhang R.R. // Front Phys. 2020. V. 15. P. 52201. https://doi.org/10.1007/s11467-020-0969-1
  6. Shangguan S., Zhang J., Li Z., Shi W., Wang W., Qi D., Zheng H. // Sci. China Technol. Sci. 2024. V. 67. P. 73. https://doi.org/10.1007/s11431-023-2499-0
  7. Липчак А.И., Барахвостов С.И. // ПТЭ. 2021. № 3. С. 40. https://doi.org/10.31857/S0032816221030216
  8. Месяц Г.А., Яландин М.И. // УФН. 2005. Т. 175. № 3. С. 225.
  9. Michel P. Fundamentals of Optics and Plasma Physics, Introduction to Laser-Plasma Interactions. Graduate Texts in Physics. Cham: Springer, 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-031-23424-8_1
  10. Paschotta R. Field Guide to Laser Pulse Generation. Bellingham, WA.: SPIE Press, 2008. https://doi.org/10.1117/3.800629
  11. Rand D., Hybl J., Fan T.Y. Cryogenic lasers, Handbook of Solid-State Lasers. Cambridge: Woodhead Publ., 2013. https://doi.org/10.1533/9780857097507.2.525
  12. Koike Y., Koike K. // Polymer Science: A Comprehensive Reference. 2012. V. 8. P. 283. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53349-4.00209-0
  13. ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. М.: Стандартинформ, 2013.
  14. Lipchak A.I., Volkov N.B., Turmyshev I.S., Chingina E.A. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences Physics. 2024. V. 87. (Suppl 2). P. S222. https://doi.org/10.1134/S1062873823704646
  15. Генералов Н.А., Козлов Г.И., Райзер Ю.П. // ПМТФ. 1970. № 3. C. 27.
  16. Прохоров А.М., Конов В.И., Урсу И., Михэилеску И.Н. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. М.: Наука, 1988.
  17. Wey T.A., Ogborn L.L. // ECE Technical Reports. 1995. № 12. P. 169. http://docs.lib.purdue.edu/ecetr/169
  18. Volkov N.B., Lipchak A.I. // Condensed Matter. 2022. V. 7 (4). P. 61. https://doi.org/10.3390/condmat7040061
  19. Volkov N.B., Lipchak A.I. // Condensed Matter. 2023 V. 8 (3). P. 70. https://doi.org/10.3390/condmat8030070

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Optically controlled discharger for a high-voltage pulse generator-accelerator of the RADAN type: 1 – probing laser pulse, 2 – igniting laser pulse, 3 – anode, 4 – cathode, 5 – laser plasma.

Download (107KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Experimental setup, top view: 1 – λ = 532 nm splitting unit, 2 – λ = 1064 nm radiation input and focusing unit into the spark gap; 3, 4 – sets of retroreflectors, 5 – reference pulse input unit into the light guide, 6 – pulse combining unit, 7 – probing pulse, 8 – reference pulse, 9 – delay line, BS – beam splitters, RP – reflecting prism, L – lenses, the cathode is not shown. The upper inset is the plasma formation unit, the cathode is not shown. The lower inset is the probing geometry, view in the horizontal plane.

Download (331KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Result of testing the probing system without plasma formation: 1 – non-delayed probing pulse, 2 – delayed reference pulse without plasma.

Download (112KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The ratio of the reference pulse Iref to the probing pulse Iprob in the absence of probed plasma in the spark gap: 1 – non-delayed probing pulse, 2 – reference pulse shifted by 109.6 ns (left axis), 3 – ratio of the reference pulse to the probing pulse without plasma in the spark gap (right axis).

Download (184KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Distortion of the probing signal introduced by the plasma formed by a pulse with a minimum energy of Ei = 55 mJ: 1 – probing pulse passed through the plasma, 2 – reference pulse (left axis), 3 – ratio of the reference pulse to the probing pulse (right axis).

Download (210KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Superposition of 20 signals obtained during a series of measurements at a fixed trigger laser pulse energy Ei = 55 mJ, K(t) = Iref / Iprob.

Download (162KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Calculation of Km(t) and ∆K for laser pulse energy Ei = 55 mJ: 1 – average absorption coefficient Km (left axis), 2 – ∆K (right axis).

Download (119KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Calculation of Km(t) and ∆K for laser pulse energy Ei = 95.5 mJ: 1 – average absorption coefficient Km (left axis), 2 – ∆K (right axis).

Download (141KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Dependence of the absorption coefficient Km on the time and energy of the laser pulse.

Download (151KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Dependence of the jitter of the absorption coefficient ∆K on the time and energy of the laser pulse.

Download (159KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences