Спектрометрия заряженных частиц из плазмы инерциального термоядерного синтеза

Спектрометрия заряженных частиц с высоким разрешением в экспериментах по инерциальному термоядерному синтезу (ИТС) стала важным методом исследования условий в плазме лазерно сжатых капсул. В экспериментах на 60-лучевой лазерной установке OMEGA [T. R. Boehly et al., Opt. Commun. 133, 495 (1997)] с использованием капсул, содержащих топливо D2, D3He, DT или DTH в оболочке из пластика, стекла или льда D2, в настоящее время регулярно проводят спектральные измерения первичных продуктов синтеза (p, D, T, He3, α), вторичных продуктов синтеза (p), частиц отдачи (p, D, T), упруго рассеянных первичными нейтронами, а также ионов оболочки. Используются несколько типов спектрометров, основанных на обнаружении и идентификации частиц с помощью ядерных трековых детекторов CR-39 в сочетании с магнитами и/или специальными фильтрами по пробегу. CR-39 особенно эффективен благодаря нечувствительности к электромагнитным помехам и способности различать типы и энергии отдельных частиц, что проиллюстрировано подробной калибровкой его отклика на протоны с энергией 0,1–13,8 МэВ от ускорителя Ван-де-Граафа, а также на p, D, T и α из экспериментов по ИТС на установке OMEGA. Описание спектрометров сопровождается иллюстрациями принципов их работы на основе данных OMEGA. Приведенные результаты и обсуждение иллюстрируют связь спектров вторичных протонов и частиц отдачи с ареальными плотностями топлива и оболочки капсулы и коэффициентами радиального сжатия; взаимосвязь различных первичных продуктов синтеза между собой и с ионными температурами; связь отклонений выходов и энергий частиц от сферической симметрии со структурой капсулы; ускорение продуктов синтеза и спектры ионов оболочки под действием внешних полей; а также другие важные физические характеристики лазерно сжатых капсул.