The formation of precursor plasma and ablation dynamics of Al thin liner explosion are investigated in this manuscript. The size of 12 mm in diameter, 10 μm in thickness Al liners are exploded on the Qin-1 facility (about 450 ns, 450 kA). An axial laser shadowgraphy and interferometry platform is set up to observe the plasma dynamics inside the liner. To solve the problem that the inside plasma density of the liner cannot be absolutely calibrated due to the lack of a zero plasma density area, we have established a CW laser interference system using a streak camera which can trace the interference lines over time. Low-density (10−7−10−6 g cm−3) precursor plasma is generated from the interior wall and flows towards the center with a velocity of about 150–200 km s−1, thus forming a column with high electron density by accumulation. Simultaneously, a high-density plasma layer flows toward the center at about 10 km s−1. The electron density of the central plasma column rises up rapidly after the precursor reaches the center and achieves 2.5 × 1018 cm−3 at 280 ns after the current starts. To fully understand the process, we have used the resistive magnetohydrodynamic code FLASH to realize a simulation to study interior precursor dynamics. We compared these simulation results with our experiments. Finally, we measured the voltage for the whole process and derived the inductance change and effective current radius. We compared the simulated current density distribution with the experimental result which proves that a considerable amount of current flows through the center plasma column, making the effective radius of current become smaller over time.
本稿では、Al薄膜ライナー爆縮における前駆プラズマの形成とアブレーション動力学を調査する。直径12 mm、厚さ10 μmのAlライナーをQin-1装置（約450 ns、450 kA）で爆縮させる。ライナー内部のプラズマ動力学を観測するために、軸方向レーザーシャドウグラフィーおよび干渉計測プラットフォームを設置する。ライナー内部のプラズマ密度が、ゼロプラズマ密度領域の欠如により絶対校正できないという問題を解決するため、ストリークカメラを用いたCWレーザー干渉システムを構築し、干渉縞の時間変化を追跡した。低密度（10⁻⁷〜10⁻⁶ g cm⁻³）の前駆プラズマが内壁から生成され、約150〜200 km s⁻¹の速度で中心に向かって流れ、蓄積により高電子密度の柱を形成する。同時に、高密度プラズマ層が約10 km s⁻¹で中心に向かって流れる。中心プラズマ柱の電子密度は、前駆プラズマが中心に到達した後に急速に上昇し、電流開始後280 nsで2.5 × 10¹⁸ cm⁻³に達する。この過程を完全に理解するため、 resistive magnetohydrodynamicコードFLASHを用いて内部前駆プラズマ動力学のシミュレーションを実施した。これらのシミュレーション結果を実験と比較した。最後に、全過程の電圧を測定し、インダクタンス変化と実効電流半径を導出した。シミュレーションによる電流密度分布を実験結果と比較したところ、かなりの量の電流が中心プラズマ柱を流れており、時間とともに実効電流半径が小さくなることが証明された。