Badanie charakterystyk plazmy powstającej w wyładowaniach typu Plasma-Focus oraz oddziaływań intensywnych strumieni plazmowych z wybranymi materiałami za pomocą różnych metod diagnostycznych

W wyładowaniach typu Plasma-Focus (PF) wytwarzana jest wysokotemperaturowa plazma z niewielką ilością zanieczyszczeń pochodzących od materiału konstrukcyjnego elektrod, dlatego też urządzenia tego rodzaju są dobrym źródłem „czystej” plazmy emitującej jony w szerokim zakresie energii, promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie od mikrofal do twardego promieniowania rentgenowskiego, a także (przy wyborze odpowiedniego gazu roboczego) prędkie neutrony. Emisja poszczególnych składników zależy m. in. od składu gazu roboczego, rodzaju wykorzystanych elektrod oraz energii wyładowania.
Urządzenia typu Plasma-Focus służą obecnie do przeprowadzenie badań podstawowych zjawisk plazmowych, zachodzących wewnątrz gęstych strumieni plazmy. Służą one również poznaniu podstawowych parametrów plazmy (gęstość, temperatura) wykorzystywanej do oddziaływania z próbkami materiałowymi.
Pracownia Diagnostyki Plazmy należąca do Zakładu Fizyki Detektorów i Diagnostyki Plazmy (TJ3) posiada plazmowe urządzenie wysokonapięciowe PF-360U realizujące wyładowania typu PF i jest ono certyfikowane do wytwarzania plazmy deuterowej będącej źródłem neutronów o energii w okolicach 2.5 MeV.

Rys. 1. Układ plazmowy PF-360U: widok komory próżniowej układu (po lewej), widok elektrod miedzianych układu umieszczonych wewnątrz komory próżniowej (po prawej).
Głównymi metodami wykorzystywanymi w trakcie badań swobodnych strumieni plazmy na układach typu Plasma-Focus są pomiary spektrum widzialnego przy pomocy spektroskopii emisyjnej, pomiary promieniowania rentgenowskiego i neutronowego za pomocą detektorów scyntylacyjnych, pomiary jonów detektorami śladowymi, a także wykonywanie zdjęć rentgenowskich z użyciem różnych filtrów.
Oprócz opisanych powyżej prac, na urządzeniach typu PF przeprowadzane są również badania wpływu strumieni plazmowych na próbki materiałowe takie jak różnego rodzaju stale, wolfram, kompozyty węglowe itp.
Główne metody oceny wpływu oddziaływania strumieni plazmy na próbki materiałowe wykorzystują, oprócz monitorowania składu plazmy za pomocą spektroskopii emisyjnej (podczas oddziaływania plazmy z próbką), szereg badań własności materiałowych przeprowadzanych po modyfikacji powierzchni próbki przez zespół Zakładu Technologii Plazmowych i Jonowych (FM2), który posiada odpowiednie do tego celu narzędzia: mikroskop skaningowy z analizatorem EDS i profilometr z możliwością mierzenia twardości próbki.

Osoby prowadzące:
Dr Roch Kwiatkowski
Dr inż. Dobromił Załoga