近日，俄罗斯科学院西伯利亚分院(托木斯克)强电流电子研究所高能密度研究小组取得了一项重要科研成果：他们成功研制出一种新型两级混合气体衬管，该衬管的使用显著提高了硬核部分辐射产生的效率，频谱增加了一倍半以上。
这项实验是在大电流脉冲发生器GIT-12上进行的。GIT-12是一台独特的研究设备，由12个按照马克思发生器方案组装的并联模块组成，占地面积超过500平方米。该设备为实验提供了强大的电流脉冲，使得研究人员能够深入探索等离子体在极端条件下的行为。
实验的核心是内爆过程，即等离子层中流动的电流的磁场对该等离子层进行压缩，形成致密的高温等离子体柱，即Z箍缩。多年来，研究人员一直致力于开发和研究新型衬管，以确保发电机能量能够高效转换为给定光谱范围的电磁辐射。
俄罗斯科学院西伯利亚科学技术研究所高能密度部首席研究员 Alexander Shishlov
新型混合气体衬管的设计是该研究的亮点之一。据该部门的首席研究员、物理和数学科学候选人亚历山大·希什洛夫介绍，这种衬管具有一个外部等离子体壳，由几层级联组成，每层都发挥着重要作用。内部氖气级联作为发射器，提供系统轴线上的连续气流;外部氘级联则用于稳定内爆过程;而空心等离子体壳则确保形成均匀的电流层。
从左到右：初级研究员 R.K.切尔迪佐夫，高级研究员 V.A.科克舍涅夫，首席研究员 A.V. Shishlov，首席电子工程师 N.E. Kurmaev 和首席工程师 A.P.谢苗诺夫
研究人员的目标是实现在氖的K线(光谱最硬的部分)上出现强X射线辐射。通过优化负载参数，他们成功实现了这一目标。在实验中，氖K线的最大辐射输出达到了每厘米收缩长度14.5千焦耳，辐射功率为每厘米960千兆瓦，峰值爆裂电流为2.7兆安，爆裂时间为750纳秒。与之前使用的带有外部等离子体壳的双级联氖管相比，基于混合负载的等离子体辐射源效率提高了1.6倍。
等离子体辐射源在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景。它们是研究物质极端状态、辐射与物质的相互作用、材料表面改性和X射线光刻等领域所必需的。此外，了解有效的等离子体加热方法还可用于创建宽光谱范围内的等离子体辐射源，这在某些惯性热核聚变方案中也是至关重要的。
