MESSUNG VON IONENSTRAHLEN AM PLASMAFOKUS

DIPLOMARBEIT IM FACH PHYSIK

VON

MICHAEL SCHWARK

DER UNIVERSITÄT DÜSSELDORF

1981

Zusammenfassung

An einem 2kJ-Plasma£fokus wurden Jonenflußmessungen sowohl für Deuterium als  auch für Edelgaszumischungen energieaufgelöst durchgeführt.

Als Detektor diente Zellulosenitratfilm in Verbindung mit einem Thomson-Parabelspektrometer.

Für eine feste Elektrodengeometrie wird ein über den Druck optimiertes Deuteronenspektrum von 0.1 bis 2 MeV angegeben.

Durch Vergleich mit größeren Maschinen ergibt sich eine

End-on-Deuteronenflußskalierung zur Bankenergie von

Φ_(1MeV) ~ W^3±1  und zum Plasmastrom von Φ_(1MeV) ~ I^6±2  Pinch.

Es zeigte sich eine  bedeutend geringere Flußanisotropie als an größeren Fokusanlagen. Bei manchen Schüssen wurde das Phänomen einer Clusterbildung der Ionen beobachtet.

Weiter wird gezeigt, daß durch die Zumischung von Edelgasen( Ar, Kr, Xe ) mehr hochenergetische Ionen produziert werden können als mit reinem Deuterium. So konnte der lonenfluß bei 2 MeV um vier Zehnerpotenzen durch 5% Xe-Zugabe gesteigert werden.

Es wurden Xenonionen mit mehr als zwanzigfacher Ladung gefunden. Bei fünffach geladenen Xenonionen konnten kinetische Energien von über 8 MeV nachgewiesen werden.

Speziell beim Xenon wurden starke Unregelmäßigkeiten bei der Verteilung des Jonenflusses auf die einzelnen lonisationsstufen gefunden.

 Abstract

Measurements of the ion-yield using a 2kJ-plasma-focus were performed with resolution of energy for deuterium and deuterium with noble gas additives. 

A cellulose nitrate film combined with a Thomson Parabola Spectrometer served as

detector.

For a fixed geometry of the electrodes a deuterium spectrum optimized by pressure, in the range of 0.1 to 2 MeV, is given. In comparison with larger devices a scaling law of the end -on-deuterium-yield to the bank energy of

Φ_(1MeV) ~ W^3±1  and to the pinch current of Φ_(1MeV) ~ I^6±2  follows.

 The anisotropy of the ion-yield appeared considerably weaker than at larger devices. At some shots the phenomena of a clustering of the ions was observed. Further it is shown that more high energetic Ions can be produced by adding   noble gases ( Ar, Kr, Xe ) to deuterium than by pure deuterium. In this way the ion-yield could be increased at 2 MeV about four orders of magnitude by adding 5% Xe. Xenon ions with more than 20 charges were found. For Xe⁵ kinetic energies of more than 8 MeV could be observed. Especially at the xenon strong irregularities at the distribution of the ion-yield for the different ionization stages were found.