Plasma focus należy do klasy urządzeń badawczych, w których na skutek wyładowania elektrycznego pomiędzy współosiowy elektrodami wytwarzana jest plazma elektronowo-jonowa (np. deuterowa). Generowane ciśnienie magnetyczne, powstające na skutek przepływu prądu przez plazmę o natężeniu rzędu setek kiloamper, prowadzi do kompresji plazmy. Skutkuje to zachodzeniem reakcji syntezy jąder deuteru, a tym samym emisją neutronów prędkich


Plasma-Focus jest wygodnym urządzeniem laboratoryjnym pozwalającym na badanie zjawisk fizycznych zachodzących w plazmie wysokotemperaturowej wytworzonej z lekkich gazów lub domieszkowanej innymi składnikami.

Fotografia układu PF przedstawia kondensatory, iskierniki, kolektor, elementy diagnostyki, licznik berylowy oraz układ obrazowania plamy.

Parametry techniczne generatora prądowego PF-24

Typ urządzeniaPlasma Focus typu Mathera
Napięcie ładowania baterii kondensatorów (U0)17-40 kV
Całkowita pojemność baterii kondensatorów (C0)116 µF
Energia zgromadzona w baterii kondensatorów (E0)17-93 kJ
Nominalna induktancja (L0)8.5 nH
Ćwiartka okresu w zwarciu (T1/4)1.4 µs
Maksymalny prąd zwarcia (IS-C):3.6 MA
Całkowita oporność (R0):3.1 mΩ

Podstawowe elementy obwodu elektrycznego PF-24

Elektryczny obwód zastępczy dla wyładowania w plasma-focus

Fragment baterii 24 kondesatorów

Komora wyładowania z elektrodami

Cele i zadania badawcze dla PF-24

▪ Tomograficzne obrazowanie 2D i 3D plazmy w polu magnetycznym
▪ Metoda rekonstrukcji ogniska plazmowego
▪ Badania zaawansowanych reakcji fuzji w plazmie z szybkimi jonami powiązanych z emisją oraz
brakiem emisji neutronów
▪ Badanie emisji prędkich elektronów i jonów z ogniska plazmowego
▪ Testowanie zaawansowanych metod diagnostyki plazmy
▪ Zbadanie zachowania plazmy i zachodzenia reakcji syntezy jądrowej D-D podczas wyładowań w
w mieszankach D2 z cięższymi gazami szlachetnymi
▪ Zamodelowanie magneto-hydrodynamiczne zachowania plazmy i emisji promieniowania podczas
   wyładowań w plasma focus.
▪ Zbadanie zachowania plazmy i zachodzenia reakcji syntezy D-3He oraz p-11B, podczas wyładowań w
podczas wyładowań w mieszance deuteru z helem-3 oraz podczas wyładowań w wodorze z
towarzyszącą laserową ablacją boru-11.

Pomiary elektrycznych parametrów wyładowania w układzie PF-24

Ilustracja pomiarów elektrycznych parametrów wyładowani w układzie PF. Wykresy przebiegów prądowych pochodnej prądu po czasie oraz przebiegu napięcia w czasie.

Pomiar emisji neutronów i promieniowania X

Fotografia neutronowej kamery otworkowej. Kamera otoczona walcem wykonanym z polietylenu.


Neutronowa kamera otworkowa zbudowana na bazie miniaturowych detektorów scyntylacyjnych BCF-12 (Saint Gobain). Rozdzielczość czasowa: 5 ns, rozdzielczość przestrzenna: 5 mm.

Fotografia niewielkich rozmiarów detektorów neutronowych połączonych światłowodem z fotopowielaczem.

Główne elementy neutronowej kamery otworkowej: detektor scyntylacyjny BCF-12, fotopowielacz Hamamatsu H3164-10 połączony 25 m światłowodem z detektorem.

Przykład rozkładu strumienia neutronów wzdłuż osi ogniska plazmowego podczas fuzji jonów deuteru rejestrowanego przez neutronową kamerę otworkową. Modelowanie Monte-Carlo.

Przykład rejestracji promieniowania rentgenowskiego i neutronowego w funkcji czasu dla wyładowania PF-24 przy zastosowaniu 3 egzemplarzy detektorów scyntylacyjnych. Opóźnienie między pikiem promieniowania X i neutronowym wynosi 42 ns.

fotografia układu obrazowania plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego

Szybka, 4-kadrowa kamera otworkowa pracująca w zakresie ultrafioletu próżniowego i miękkiego promieniowania X (VUV/SXR) – projekt i konstrukcja ACS, Warszawa. Możliwość rejestracji 4 obrazów z ekspozycją około 2.0 ns i opóźnieniem 4.7 ns (regulowane). Powiększenie: 2.2. Rozmiar pojedynczego piksela: 43 µm. Przestrzenna zdolność rozdzielcza: 215 µm.

Przykład obrazowania – 3 wyładowania w PF-24 zarejestrowane szybką, 4-kadrową, kamerą otworkową w zakresie VUV/SXR.

Przykład obrazu zarejestrowaniego przez układ obrazowania plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego.