Intensive Strahlungsquellen, die im Spektralbereich des Vakuumultraviolett (VUV, 10-200 nm) über das extreme Ultraviolett (XUV, 1-10 nm) bis in den Bereich der weichen Röntgenstrahlung (SXR, 0.1-1 nm) emittieren, sind in Forschung und Industrie vielseitig einsetzbar. Pinchplasmen stellen eine mögliche Alternative zu Synchrotrons und laserproduzierten Plasmen dar. Die Strahlung wird dabei im wesentlichen entweder von einer homogenen Plasmasäule (stabiler Säulenmodus) oder von erratisch auftretenden, kurzlebigen, kleinen Strahlungszentren, sog. Mikropinchen emittiert. Am Hochleistungstreiber SPEED2 sind beide Betriebsarten bereits etabliert, jedoch eignet er sich wegen seiner Größe nicht für den industriellen Einsatz. Mit den Experimenten an SPEED3 und SPEED4 sollte die Übertragbarkeit auf Kompaktanlagen überprüft werden.
In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften der an den Treibern SPEED3 und SPEED4 erzeugten Plasmen untersucht und optimiert, sowie die dazu erforderliche Steuerelektronik und Diagnostik entwickelt. Die Reproduzierbarkeit der Entladungen in z-Pinch-Geometrie und die Parameter der Pinchplasmen, die für die Strahlungsemission entscheidend sind, konnten deutlich verbessert werden. Dazu wurde der Einfluß der Isolatorkonditionierung genauer untersucht und festgestellt, daß diese auf einem Erosions/Depositions-Gleichgewicht von Kupferkristalliten auf der Isolatoroberfläche beruht. Die Konditionierung wird während effizienter Entladungen vom Plasma selbst aufgebaut. Künstliche Beschichtungen werden rasch erodiert und führen nicht zur Konditionierung. Hingegen eignen sich stromstarke Vorentladungen kurz vor der Hauptentladung besonders zum raschen Aufbau und Erhalt der Konditionierung. Die Reproduzierbarkeit der effizienten Pinchbildung stieg dadurch drastisch an. Im Gegensatz zu Entladungen in H2 oder D2 stellte sich der Betrieb mit schwerem Gas (z.B. Neon, Argon) jedoch als problematisch heraus. Der Zusatz von mehr als 1% Schwergas zum Arbeitsgas behindert die Schichtbildung derart, daß die Pincheffizienz stark vermindert wird.
An SPEED2 wurde experimentell gezeigt, daß der stabile Säulenmodus hohe Energiedichten des Schicht- und Pinchplasmas erfordert. Außerdem zeigten Geometrievariationen, daß hohe Energiedichten mit reduzierten Elektrodenabmessungen bei Pinchströmen von weniger als etwa 1 MA erreichbar sind. Die zahlreichen und aufwendigen Experimente mit SPEED3 und SPEED4 beweisen aber, daß eine einfache Skalierung von SPEED2 zu einem Kompaktexperiment nicht ohne weiteres möglich ist.
Die in Pinchnähe befindliche Isolatoroberfläche sowie die verkürzte Laufphase der Schicht stören die Schicht- und Pinchbildung bzw. erschweren die Anpassung des Treibers. So findet die maximale Kompression deutlich vor dem Strommaximum statt, was zu verschlechterter Pinchbildung und erniedrigter Elektronentemperatur führt. Beispielsweise werden an SPEED2 um mehr als eine Größenordnung höhere Elektronentemperaturen beobachtet.
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