Мощный электронный пучок, которым испытывают материалы на прочность и радиационную стойкость, запускает не одну, а две волны нагрузки. Вторую создаёт плазма в вакуумном диоде ускорителя, выяснили учёные МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт»; результаты опубликованы в журнале Physics of Plasmas.

Схема испытания такая: пучок электронов попадает в тонкий приповерхностный слой мишени, тот резко нагревается, давление растёт, а потом область расширяется и давление падает. Эта «разгрузка» запускает волну вглубь материала. Раньше считали, что это единственный источник нагрузки, а процессы в плазме — несущественными.

Проверили на сильноточном электронном ускорителе «Кальмар»: прозрачную мишень облучали пучком и одновременно следили лазером за волнами внутри, а отдельно — за свечением плазмы в диодном промежутке.

Оказалось, плазма живёт гораздо дольше пучка. В одном из образцов она светилась более 5 микросекунд, тогда как импульс длился 150–200 наносекунд — разница в десятки раз. Моделирование показало: при превышении порога 60 кА магнитное поле сжимает плазменную колонну, давление растёт, и она дополнительно воздействует на мишень.

Это позволяет точнее интерпретировать испытания: учитывать не только нагрев пучком, но и дополнительное давление плазмы. В лаборатории разделить два вклада трудно, поэтому эксперимент нужно дополнять моделированием. Для реакторов, космической техники и термоядерных установок это значит более надёжный отбор материалов.