近日，俄羅斯科學院西伯利亞分院(托木斯克)強電流電子研究所高能密度研究小組取得了一項重要科研成果：他們成功研制出一種新型兩級混合氣體襯管，該襯管的使用顯著提高了硬核部分輻射產生的效率，頻譜增加了一倍半以上。

這項實驗是在大電流脈沖發生器GIT-12上進行的。GIT-12是一臺獨特的研究設備，由12個按照馬克思發生器方案組裝的并聯模塊組成，占地面積超過500平方米。該設備為實驗提供了強大的電流脈沖，使得研究人員能夠深入探索等離子體在極端條件下的行為。

實驗的核心是內爆過程，即等離子層中流動的電流的磁場對該等離子層進行壓縮，形成致密的高溫等離子體柱，即Z箍縮。多年來，研究人員一直致力于開發和研究新型襯管，以確保發電機能量能夠高效轉換為給定光譜范圍的電磁輻射。

俄羅斯科學院西伯利亞科學技術研究所高能密度部首席研究員 Alexander Shishlov

新型混合氣體襯管的設計是該研究的亮點之一。據該部門的首席研究員、物理和數學科學候選人亞歷山大·希什洛夫介紹，這種襯管具有一個外部等離子體殼，由幾層級聯組成，每層都發揮著重要作用。內部氖氣級聯作為發射器，提供系統軸線上的連續氣流;外部氘級聯則用于穩定內爆過程;而空心等離子體殼則確保形成均勻的電流層。

從左到右：初級研究員 R.K.切爾迪佐夫，高級研究員 V.A.科克舍涅夫，首席研究員 A.V. Shishlov，首席電子工程師 N.E. Kurmaev 和首席工程師 A.P.謝苗諾夫

研究人員的目標是實現在氖的K線(光譜最硬的部分)上出現強X射線輻射。通過優化負載參數，他們成功實現了這一目標。在實驗中，氖K線的最大輻射輸出達到了每厘米收縮長度14.5千焦耳，輻射功率為每厘米960千兆瓦，峰值爆裂電流為2.7兆安，爆裂時間為750納秒。與之前使用的帶有外部等離子體殼的雙級聯氖管相比，基于混合負載的等離子體輻射源效率提高了1.6倍。

等離子體輻射源在科學研究和工業應用中具有廣泛的應用前景。它們是研究物質極端狀態、輻射與物質的相互作用、材料表面改性和X射線光刻等領域所必需的。此外，了解有效的等離子體加熱方法還可用于創建寬光譜范圍內的等離子體輻射源，這在某些慣性熱核聚變方案中也是至關重要的。