The Study of HOT plasma Generation Using Novel technique

SHOTGUN Ｚピンチ

Ｚピンチはプラズマ自身に流れる電流のピンチ効果で自己収縮を起こすプラズマ現象です。小規模な装置で高温高密度状態を作ることができ、プラズマの物性を調べたり、プラズマから発生したＸ線や中性子を利用することができます。

SHOTGUN Ｚピンチ装置では 30 kV、24μF のコンデンサーを電源に用い、最大約 300 kA の電流をプラズマに流し、約 100 T の磁場 (約４万気圧の磁気圧) を発生することができます。この強磁場でプラズマは圧縮されて高温高密度状態になります。

ホットスポットの形成

急激な半径収縮をともなうＺピンチは非常に不安定で、定常的に保持することはできません。この性質を逆に利用して、中空状のガスシェルを圧縮して、強力な軟Ｘ線を発生させることができます。このときできるＸ線点源 (ホットスポット) は、不安定性の発生と強い相関があります。

アルゴンガスを用いたＺピンチでは１５価から１６価の多価イオンが発生し、衝突によって励起されたイオンが基底状態に戻るときに軟Ｘ線を放射します。

16価のアルゴンイオンはヘリウム原子と同じ電子配置を持ち、熱平衡状態では温度が500万度～1000万度になったときに形成されます。

極端紫外光の放射

また、ホットスポットの周辺に形成される８価から９価のアルゴンイオンのＬ殻に関する放射は波長 4.3 – 4.9 nm の領域で強く起こります。

「水の窓」 (Water Window) と呼ばれる波長 2.3 – 4.4 nm の領域での放射は、水中の有機物を際立たせることができるため、組織を生きた状態で観察するＸ線顕微鏡の光源としての利用が考えられます。

写真は波長 4.6 nm のＸ線ミラーを用いて撮影された、アルゴンＺピンチプラズマのＬ殻放射のＸ線像です。