ФГУП «Российский федеральный ядерный центр –
Всероссийский научно-исследовательский институт
экспериментальной физики»
А. Е. Дубинов, Л. А. Сенилов
Исследования
на плазменных фокусах
в развивающихся странах
Саров
2013
Стр.2
УДК 533.952
ББК 22.333
Д79
Д79
Дубинов, А. Е., Сенилов, Л. А.
Исследования на плазменных фокусах в развивающихся странах /
А. Е. Дубинов, Л. А. Сенилов. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2013. –
161 с.: ил.
ISBN 978-5-9515-0222-3
Рассмотрен современный уровень развития техники, исследований и применений
на ПФ в развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки.
Представлена сводка имеющихся установок ПФ. Приведены результаты исследований
работы ПФ: генерация электронных и ионных пучков, нейтронов, МРИ и ЖРИ,
разряда в ПФ. Показаны примеры применения ПФ в обработке материалов, рентгенографии,
нейтронографии, генерации короткоживущих изотопов, медицине.
Книга рассчитана на специалистов в области электрофизики, физики плазмы
и ядерной физики.
УДК 533.952
ББК 22.333
ISBN 978-5-9515-0222-3
© ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2013
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение .………..……………………………………………..…….………….. 5
Глава 1. Базовые конструкции и принцип действия ПФ .…………..
7
1.1. Немного истории ..…………………………………………........ 7
1.2. Ф-камера ПФ Филиппова ..……………………………………… 8
1.3. М-камера ПФ Мейзера ..……………………………………….. 10
1.4. Сравнение Ф- и М-камер ПФ ..……………..…………………... 11
1.5. Некоторые крупнейшие установки ПФ в развитых странах ..... 12
1.6. Скейлинги ПФ ……..……………………………………………. 17
Глава 2. Установки с ПФ в развивающихся странах:
Юго-Восточная Азия, Ближний Восток, Латинская Америка,
Африка ………..…….………..…….………..…….………..…….………..…… 18
2.1. Истоки: международная коллаборация развивающихся стран
в исследованиях и применениях ПФ …………………………... 18
2.2. Сингапур .…………………………………………………..…… 21
2.3. Малайзия ..………………………………………………………. 26
2.4. Южная Корея .………………………………………………....... 26
2.5. Индия ..………………………………………………………….. 28
2.6. Китай …..………………………………………………………… 31
2.7. Иран .……………………………………………………………. 32
2.8. Пакистан ..……………………………………………………….. 36
2.9. Сирия ….………………………………………………………… 39
2.10. Турция ………………………………………………………..... 40
2.11. Египет …………………………………………………………… 41
2.12. Зимбабве ……………………………………………………….. 41
2.13. Аргентина ……………………………………………...……… 42
2.14. Мексика ………………..……………………………………… 45
2.15. Чили .…………………………………………………………… 46
Глава 3. Исследования происходящих в ПФ физических процессов … 50
3.1. Исследование структуры разряда ……………………………… 50
3.2. Исследование области высокотемпературной плазмы ПФ …… 57
3.3. Исследование генерации нейтронов в ПФ ……………………. 60
3.4. Исследование генерации рентгеновского и УФ-излучения .…. 68
3.5. Исследование пучков заряженных частиц, формируемых в ПФ … 79
3.6. Исследования влияния материалов и формы электродов
и изолятора ПФ на его работу .………………………………… 84
Стр.4
4
Исследования на плазменных фокусах в развивающихся странах
Глава 4. Применения ПФ в технологиях в развивающихся странах ... 99
4.1. Обработка материалов с помощью ПФ …………………..…… 99
4.2. Рентгеновская и электронная микролитография ……………… 127
4.3. Применение ПФ в рентгенографии …………………………… 133
4.4. Применение ПФ в нейтронографии ……….…………………... 138
4.5. Получение короткоживущих изотопов ………………………... 139
4.6. Применение ПФ в медицине ...………………….……..………. 144
Заключение ………………………...…………………………………………… 148
Список литературы .……….…………………………………………………… 149
Стр.5
156
Исследования на плазменных фокусах в развивающихся странах
177. Raspa V., Sigaut L., Llovera R. et al. // Brazilian Journal of Physics. 2004.
Vol. 34, N 4B. P. 1696.
178. Tartaglione A., Ramos R., Gonzalez J. et al. // Ibid. P. 1756.
179. Barbaglia M., Bruzzone H., Acuna H. et al. // Plasma Physics and Controlled
Fusion. 2009. Vol. 51, N 4. P. 045001-1.
180. Barbaglia M., Bruzzone H., Rios I. et al // Ibid. 2010. Vol. 52, N 3. P. 032001-1.
181. Milanese M., Moroso R., Pouzo J. // European Physical Journal D. 2003.
Vol. 27, N 1. P. 77.
182. Bruzzone H., Acuna H., Barbaglia M. et al. // Plasma Physics and Controlled
Fusion. 2006. Vol. 48, N 5. P. 609.
183. Bruzzone H., Acuna H., Clausse A. // Plasma Physics and Controlled Fusion.
2007. Vol. 49, N 2. P. 105.
184. Bruzzone H., Acuna H., Clausse A. // Brazilian Journal of Physics. 2008.
Vol. 38, N 1. P. 117.
185. Feugeas J. // Journal of Appl. Phys. 1989. Vol. 66, N 8. P. 3467.
186. Lorenzo F., Raspa V., Knoblauck P. et al. // Journal of Physics D: Appl.
Phys. 2007. Vol. 102, N 3. P. 033304-1.
187. Knoblauck P., Lorenzo F., Raspa V. et al. // Physica Scripta. 2008.
Vol. T131, N 014033. P. 1.
188. Castillo F., Herrera J., Rangel J. et al. // Brazilian Journal of Physics. 2002.
Vol. 32, N 1. P. 3.
189. Castillo F., Herrera J., Rangel J. et al. // Plasma Physics and Controlled
Fusion. 2003. Vol. 45, N 3. P. 289.
190. Castillo F., Herrera J., Gamboa I. et al. // Journal of Appl. Phys. 2007.
Vol. 101, N 1. P. 013303-1.
191. Castillo F., Herrera J., Rangel J. et al. // Revista Mexicana de Física. 2007.
Vol. S53, N 3. P. 61.
192. Moreno J., Birstein L., Mayer R. et al. // Measurement Science and Technology.
2008. Vol. 19, N 8. P. 087002.
193. Soto L., Esaulov A., Moreno J. et al. // Physics of Plasmas. 2001. Vol. 8,
N 5. P. 2572.
194. Silva P., Soto L., Moreno J. et al. // Review of Scientific Instruments.
2002. Vol. 73, N 7. P. 2583.
195. Moreno J., Silva P., Soto L. et al. // Plasma Sources Science and Technology.
2003. Vol. 12, N 1. P. 39.
196. Silva P., Soto L., Kies W. et al. // Ibid. 2004. Vol. 13, N 2. P. 329.
197. Soto L. // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2005. Vol. 47, N 5A. P. A361.
198. Soto L., Silva P., Moreno J. et al. // Journal of Physics D: Appl. Phys.
2008. Vol. 41, N 20. P. 205215.
199. Tarifeno-Saldivia A., Pavez C., Moreno J., Soto L. // IEEE Transactions
on Plasma Science. 2011. Vol. 39, N 2. P. 756.
200. Soto L., Pavez C., Moreno J. et al. // Physica Scripta. 2008. Vol. T131, N 1.
P. 014031-1.
201. Silva P., Moreno J., Soto L. et al. // Appl. Phys. Lett. 2003. Vol. 83, N 16.
P. 3269.
Стр.157
Список литературы
157
202. Sylvester G., Zambra M., Silva P. et al. // IEEE Transactions on Plasma
Science. 2006. Vol. 34, N 5. P. 1934.
203. Silva P., Moreno J., Pavez C. et al. // Journal of Physics: Conference Series.
2008. Vol. 134, N 1. P. 012044-1.
204. Silva P., Farías C., L’Huissier P. et al. // Ibid. P. 012045-1.
205. Pavez C., Moreno J., Silva P. et al. // Ibid. P. 012049-1.
206. Zambra M., Silva P., Pavez C. et al. // Plasma Physics and Controlled Fusion.
2009. Vol. 51, N 12. P. 125003-1.
207. Favre M., Silva P., Choi P. et al. // IEEE Transactions on Plasma Science.
1998. Vol. 26, N 4. P. 1154.
208. Silva P., Favre M. // Journal of Physics D: Appl. Phys. 2002. Vol. 35, N 20.
P. 2543.
209. Pavez C., Soto L., Moreno J. et al. // Journal of Physics: Conference Series.
2008. Vol. 134, N 1. P. 012050-1.
210. Zambra M., Soto J., Silva P. et al. // Ibid. P. 012046-1.
211. Soto L., Pavez C., Moreno J. et al. // Plasma Sources Science and Technology.
2009. Vol. 18, N 1. P. 015007-1.
212. Bhuyan H., Chuaqui H., Favre M. et al. // Journal of Physics D: Appl.
Phys. 2005. Vol. 38, N 8. P. 1164.
213. Bhuyan H., Favre M., Valderrama E. et al. // Appl. Surface Science. 2007.
Vol. 254, N 1. P. 197.
214. Lee S. // Proc. College Plasma Phys., Trieste, Italy. 1983. Vol. 2. P. 967.
215. Goundarzi S., Amrolahhi R., Saberi Moghaddam R. // Journal Fusion
Energy. 2008. Vol. 27, N 3. P. 195.
216. Gonzalez J., Clausse A., Bruzzone H., Florido P. // IEEE Transactions on
Plasma Science. 2004. Vol. 32, N 3. P. 1383.
217. Gonzalez J., Barbaglia M., Casanova F., Clausse A. // Brasilian Journal of
Physics. 2009. Vol. 39, N 4. P. 633.
218. Bruzzone H., Milanese M. M., Niedbalski J. J. et al. // IEEE Transactions
on Plasma Science. 2010. Vol. 38, N 7. P. 1592.
219. Soto L., Pavez C., Tarifeňo A. et al. // Plasma Sources Science and Technology.
2010. Vol. 19, N 5. P. 055017.
220. Lu M. F. // Physical Review E. 1996. Vol. 54, N 2. P. R1074.
221. Rawat R. S., Zhang T., Phua C. B. L. et al. // Plasma Sources Science and
Technology. 2004. Vol. 13, N 4. P. 569.
222. Pouzo J. O., Milanese M. M. // IEEE Transactions on Plasma Science.
2003. Vol. 31, N 6. P. 1237.
223. Milanese M. M., Cortazar O. D., Moroso R. et al. // Ibid. 2011. Vol. 39,
N 11. P. 2402.
224. Favre M., Silva P., Choi P. et al. // Ibid. 1998. Vol. 26, N 4. P. 1154.
225. Zakaullah M., Alamgir K., Rassol A. et al. // Ibid. 2001. Vol. 29, N 1. P. 62.
226. Zakaullah M., Akhtar I., Murtaza G. et al. // Physics of Plasmas. 1999.
Vol. 6, N 8. P. 3188.
Стр.158
158
Исследования на плазменных фокусах в развивающихся странах
227. Roshan V. M., Lee P., Pan Z. et al. // IEEE Transactions on Plasma Science.
2010. Vol. 38, N 9. P. 2434.
228. Goundarzi S., Sadat Kiai S. M., Morshedian N. et al. // Czechoslovak Journal
of Physics. 2005. Vol. 55, N 1. P. 45.
229. Talaei A., Sadat Kiai S. M. // Journal of Fusion Energy. 2009. Vol. 28,
N 3. P. 235.
230. Talaei A., Sadat Kiai S. M. // Ibid. P. 304.
231. Yasin M., Ali R., Solaija T. J. et al. // Ibid. 2004. Vol. 22, N 4. P. 247.
232. Raspa V., Moreno C., Sigaut L., Clausse A. // Journal of Appl. Phys. 2007.
Vol. 102, N 12. P. 123303-1.
233. Raspa V., Knoblauch P., Di Lorenzo F., Moreno C. // Phys. Lett. A. 2010.
Vol. 374, N 46. P. 4675.
234. Neog N. K., Mohanty S. R., Borthakur T. K. // Ibid. 2008. Vol. 372, N 13.
P. 2294.
235. Zakaullah M., Alamgir K., Shafiq M. et al. // IEEE Transactions on Plasma
Science. 2002. Vol. 30, N 6. P. 2089.
236. Ahmad S., Shafiq M., Zakaullah M., Waheed A. // Appl. Phys. Lett. 2006.
Vol. 89, N 6. P. 061503-1.
237. Mohanty S. R., Sakamoto T., Kobayashi Y. et al. // Review of Scientific
Instruments. 2006. Vol. 77, N 4. P. 043506-1.
238. Zakaullah M., Ahmad I., Shafique M. et al. // Physica Scripta. 1998. Vol. 57,
N 1. P. 136.
239. Kelly H., Lepone A., Marquez A. // IEEE Transactions on Plasma Science.
1997. Vol. 25, N 3. P. 455.
240. Bhuyan M., Neog N. K., Mohanty S. R. et al. // Journal of Physics: Conference
Series. 2010. Vol. 208, N 1. P. 012126-1.
241. Rout R. K., Shyam A., Chitra V. // Annals of Nuclear Energy. 1991. Vol. 18,
N 6. P. 357.
242. Beg F. N., Zakaullah M., Murtaza G., Beg M. M. // Physica Scripta. 1992.
Vol. 46, N 2. P. 152.
243. Shyam A., Rout R. K. // IEEE Transactions on Plasma Science. 1997.
Vol. 25, N 5. P. 1166.
244. Zhang T., Lin X., Chandra K. A. et al. // Plasma Sources Science and Technology.
2005. Vol. 14, N 2. P. 368.
245. Wong D., Patran A., Tan T. L. et al. // IEEE Transactions on Plasma
Science. 2004. Vol. 32, N 6. P. 2227.
246. Neog N. K., Mohanty S. R., Hotta E. // Journal of Appl. Phys. 2006. Vol. 99,
N 1. P. 013302-1.
247. Bhuyan H., Mohanty S. R., Neog N. K. et al. // Ibid. 2004. Vol. 95, N 6.
P. 2975.
248. Hussain S. S., Ahmad S., Lee S., Zakaullah M. // Plasma Sources Science
and Technology. 2007. Vol. 16, N 3. P. 587.
249. Zeb S., Qayyum A., Shafiq M., Zakaullah M. // European Physical Journal
Appl. Phys. 2008. Vol. 42, N 2. P. 145.
Стр.159
Список литературы
159
250. Hassan M., Qayyum A., Ahmad R. et al. // Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research B. 2009. Vol. 267, N 11. P. 1911.
251. Shafiq M., Hassan M., Shahzad K. et al. // Chinese Physics B. 2010. Vol. 19,
N 1. P. 012801-1.
252. Rawat R. S., Lee P., White T. et al. // Surface and Coatings Technology.
2001. Vol. 138, N 2–3. P. 159.
253. Jabar S., Khan I. A., Ahmad R. et al. // Journal of Vacuum Science
and Technology A. 2009. Vol. 27, N 2. P. 381.
254. Nayak B. B., Acharya B. S., Mohanty S. R. et al. // Surface and Coatings
Technology. 2001. Vol. 145, N 1–3. P. 8.
255. Sadiq M., Ahmad S., Shafiq M., Zakaullah M. // Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research B. 2006. Vol. 252, N 2. P. 219.
256. Khan I. A., Hassan M., Ahmad R. et al. // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516,
N 23. P. 8255.
257. Hassan M., Ahmad R., Qayyum A. et al. // Vacuum. 2006. Vol. 81, N 3. P. 291.
258. Gupta R., Srivastava M. P., Balakrishnan V. R. et al. // Journal of Physics D:
Appl. Phys. 2004. Vol. 37, N 7. P. 1091.
259. Khan I. A., Hassan M., Hussain T. et al. // Appl. Surface Science. 2009.
Vol. 255, N 12. P. 6132.
260. Khan I. A., Hassan M., Ahmad R. et al. // International Journal of Modern
Physics B. 2008. Vol. 22, N 23. P. 3941.
261. Zeb S., Sadiq M., Qayyum A. et al. // Materials Chemistry and Physics.
2007. Vol. 103, N 2–3. P. 235.
262. Zeb S., Qayyum A., Sadiq M. et al. // Plasma Chemistry and Plasma Processes.
2007. Vol. 27, N 2. P. 127.
263. Zeb S., Murtaza G., Zakaullah M. // Journal of Appl. Phys. 2007. Vol. 101,
N 6. P. 063307-1.
264. Malhotra Y., Roy S., Srivastava M. P. // Journal of Physics: Conference
Series. 2010. Vol. 208, N 1. P. 012106-1.
265. Devi N.B., Roy S., Srivastava M. P. // Ibid. P. 012103-1.
266. Singh V. P., Roy S., Srivastava M. P. // Ibid. P. 012105-1.
267. Pan Z. Y., Rawat R. S., Verma R. et al. // Phys. Lett. A. 2010. Vol. 374, N 8.
P. 1043.
268. Lin J. J., Roshan M. V., Pan Z. Y. et al. // Journal of Physics D: Appl.
Phys. 2008. Vol. 41, N 1. P. 135213-1.
269. Pan Z. Y., Lin J. J., Zhang T. et al. // Thin Solid Films. 2009. Vol. 517,
N 8. P. 2753.
270. Pan Z. Y., Rawat R. S., Roshan M. V. et al. // Journal of Physics D: Appl.
Phys. 2009. Vol. 42, N 17. P. 175001.
271. Mohanty S. R., Neog N. K., Rawat R. S. et al. // Phys. Lett. A. 2009.
Vol. 373, N 22. P. 1962.
Стр.160
160
Исследования на плазменных фокусах в развивающихся странах
272. Sadiq M., Shafiq M., Waheed A. et al. // Phys. Lett. A. 2006. Vol. 352,
N 1–2. P. 150.
273. Roshan M. V., Rawat R. S., Babazadeh A. R. et al. // Appl. Surface Science.
2008. Vol. 255, N 5. P. 2461.
274. Rawat R. S., Zhang T., Thomas Gan K. S. et al. // Ibid. 2006. Vol. 253,
N 3. P. 1611.
275. Rawat R. S., Arun P., Vadeshwar A. G. et al. // Journal of Appl. Phys. 2004.
Vol. 95, N 12. P. 063307-1.
276. Lee S., Kudryashov V., Lee P. et al. // Proc. of SPIE. 1999. Vol. 3899. P. 247.
277. Gribkov V. A., Srivastava A., Keat P. L. C. et al. // IEEE Transactions on
Plasma Science. 2002. Vol. 30, N 3. P. 1331.
278. Raspa V., Di Lorenzo F., Knoblauch P. et al. // PMC Phys. A. 2008. Vol. 2,
N 5. P. 1.
279. Verma R., Rawat R. S., Lee P. et al. // IEEE Transactions on Plasma
Science. 2010. Vol. 38, N 4. P. 652.
280. Roshan M. V., Springham S. V., Rawat R. S., Lee P. // Ibid. N 12. P. 3393.
281. Asle-Zaeem A., Sadat Kiai S. M., Sedaghatizadeh M. et al. // Journal
of Fusion Energy. 2009. Vol. 28, N 4. P. 350.
282. Rawat R. S., Zhang T., Lim G. J. et al. // Ibid. 2004. Vol. 23, N 1. P. 49.
Стр.161
Научное издание
Дубинов Александр Евгеньевич,
Сенилов Леонид Андреевич
Исследования на плазменных фокусах
в развивающихся странах
Редактор Н. Ю. Костюничева
Корректор Н. Ю. Костюничева
Компьютерная подготовка оригинала-макета С. В. Макеева, С. Н. Фролова
_______________________________________________________________
Подписано в печать 27.03.2013 Формат 70×100/16
Печать офсетная. Усл. печ. л. ∼13,4 Уч.-изд. л. ∼8,4
Тираж 150 экз. Зак. тип. 1584-2012
_______________________________________________________________
Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»
607188, г. Саров Нижегородской обл., ул. Силкина, 23
Стр.162