On the size of soft X-ray radiation source based on X-pinch.pdf Введение Х-пинч является нагрузкой мощных импульсных генераторов тока и представляет собой несколько тонких металлических проволочек, скрещенных в форме буквы «Х» [1, 2]. Такая нагрузка при пропускании по ней импульса тока с амплитудой  100 кА и скоростью нарастания не менее 1 кА/нс позволяет сформировать один из самых ярких источников мягкого рентгеновского излучения (h = 1-10 кэВ). Размеры такого источника не превышают 10 мкм, а длительность рентгеновской вспышки может составлять менее 500 пс [3, 4]. Наряду с тем, что Х-пинч является самостоятельным объектом фундаментальных исследований [1-4], он также имеет вполне прикладное применение в качестве источника мягкого рентгеновского излучения (МРИ) в импульсной радиографии. Данная диагностика в настоящее время активно применяется в научных исследованиях различных плазменных объектов, поскольку является эффективным средством получения информации о внутренней структуре исследуемого объекта [5-8]. Одной из важнейших характеристик радиографа является пространственное разрешение, которое он способен обеспечить. Ранее эксперименты с Х-пинчем выполнялись на крупногабаритных стационарных импульсных генераторах тока, поскольку только они могли обеспечить необходимые параметры импульса тока [1-3]. В этих работах было показано, что при скорости нарастания тока не менее 1 кА/нс размер источника излучения Х-пинча может достигать ≈ 1 мкм в спектральном диапазоне более 2.5 кэВ [3]. В последнее время проявилась тенденция к радикальному сокращению габаритов генераторов тока для питания с Х-пинча с целью создания мобильных радиографических комплексов [9-11]. Появившиеся несколько лет назад емкостные накопители, способные выводить энергию порядка 102 Дж непосредственно в нагрузку за время 100-200 нс, позволили создать компактные низкоимпедансные генераторы тока (0.13 Ом), обеспечивающие параметры импульса тока (200- 250 кА, 180-200 нс) [11, 12]. При создании генераторов учитывалась необходимость выполнения условия на скорость нарастания тока через Х-пинч не менее 1 кА/нс. С другой стороны, в настоящее время влияние скорости нарастания тока на размер источника излучения на основе Х-пинча изучено недостаточно и не имеет четкого теоретического обоснования. Традиционно для изучения структуры рентгеновских источников используют камеры-обскуры. Однако в работах [3, 13] была показана нецелесообразность их применения в случае Х-пинча, поскольку изготовление обскуры с диаметром менее 10 мкм является сложной технологической задачей. Кроме того, такая обскура будет обладать крайне низкой светосилой. Другим известным способом определения размера источника является метод измерения ширины полутени изображения объекта, спроецированного на экран. Полутень формируется, когда размеры источника сравнимы с размерами проецируемого объекта (рис. 1). Ширина полутени изображения ∆ связана с размером источника s следующим соотношением: , (1) где a - расстояние от источника до объекта; b - расстояние от объекта до экрана. Рис. 1. Схема определения размера источника излучения по ширине полутени: a - расстояние от источника до объекта; b - расстояние от объекта до экрана; d - размер проецируемого объекта; s - размер источника; O - ширина изображения объекта от точечного источника; ∆ - ширина полутени изображения При уменьшении размера источника в приближении геометрической оптики ширина полутени должна сокращаться, стремясь к нулю в идеальном случае. Но поскольку излучение имеет волновые свойства, в некоторых случаях этот фактор может оказывать заметное влияние при построении изображения некоторого объекта на экране даже в рентгеновском спектральном диапазоне. Оценить условия, при которых дифракция может оказывать влияние на проецируемое изображение объекта, можно через отношение радиуса первой зоны Френеля R1 к линейному размеру этого объекта d [14]: , (2) где λ - длина волны излучения; a и b - расстояния от источника до объекта и от объекта до экрана соответственно. Когда p

Скачать электронную версию публикации