赵佳羿 胡鹏 王雨林 王金灿 唐桧波† 胡广月2)‡

1) (中国科学技术大学工程与应用物理系, 中国科学院近地空间环境重点实验室, 合肥 230026)

2) (中国科学院上海光学精密机械研究所, 中国科学院超强激光科学卓越创新中心, 上海 201800)

脉冲强磁场装置是磁化激光等离子体实验的核心设备.本文研制了一种用于优化脉冲强磁场设备的电感耦合线圈, 相对于单匝磁场线圈可以进一步提高磁场强度.通过实验和模拟研究了电感耦合线圈的初级螺线管匝数和直径对磁场强度的影响, 发现对于2.4 µF电容的放电系统, 电感耦合线圈的初级螺线管在35匝、35 mm直径时, 可以在5 mm内径的次级磁场线圈中获得最高的峰值磁场强度, 是相同尺寸单匝磁场线圈产生磁场强度的3.6倍.在充电电压20 kV时, 峰值磁场强度达到19 T, 使用铍铜材料的电感耦合线圈克服强磁场中线圈炸裂问题, 在35 kV的充电电压下得到了33 T的峰值磁场强度.这种新方法产生了更强的磁场、降低了对回路电感的要求、提升了实验排布的灵活性, 为研究强磁场下的激光等离子体行为创造了条件.

1 引 言

外加强磁场与激光等离子体相互作用可以用来研究磁惯性聚变[1-4]、激光聚变的磁化黑腔[5,6]、磁准直射流[7]、磁重联[8]等天体和空间物理现象以及工业应用[9]领域的一些重要问题, 脉冲强磁场装置是进行这些研究的核心设备.有多种技术方案来产生脉冲强磁场, 例如高功率激光驱动的磁通压缩可以产生微米尺寸、数……