Plasma shocks can be magnetically driven during high current discharges in low-pressure gases, induced by an external electric circuit. Radial currents between two coaxial electrodes can be accelerated to velocities of the order of 10 cm µs−1, thus being an effective method to transform potential energy in kinetic energy. A series of experiments were conducted using a low energy plasma focus device to measure the dynamics of plasma shocks in coaxial tubes. The radial position of the current sheath near the closed end of the electrodes was determined by means of a magnetic probe. The pinching time at the open end of the electrodes was measured using a Rogowski coil. Both, the movement and shaping of the plasma sheath were modelled by means of finite elements. The sheath was represented by coupled conical segments carrying current, mass, internal energy and momentum. The Lorentz force accelerates each element in its normal direction, which leads to the continuous reshaping of the sheath. The numerical results are compared against the experimental data showing good agreement.
プラズマ衝撃波は、外部電気回路によって誘起される低圧気体中の大電流放電中に、磁気的に駆動され得る。2つの同軸電極間の半径方向電流は、10 cm µs⁻¹のオーダーの速度まで加速され得るため、位置エネルギーを運動エネルギーに変換する効果的な方法となる。低エネルギー・プラズマフォーカス装置を用いて一連の実験を行い、同軸管内のプラズマ衝撃波のダイナミクスを測定した。閉端付近の電流シースの半径方向位置は、磁気プローブを用いて決定された。開放端におけるピンチ時間は、ロゴスキーコイルを用いて測定された。プラズマシースの移動と形状変化の両方は、有限要素法によってモデル化された。シースは、電流、質量、内部エネルギー、および運動量を運ぶ結合した円錐セグメントによって表現された。ローレンツ力は各要素をその法線方向に加速し、それがシースの連続的な形状変化をもたらす。数値計算結果は実験データと比較され、良好な一致を示した。