Experimental studies of ion emission from RPI-IBIS facility and modeling of ion motions

The paper presents the recent measurements of ion beams emitted from an RPI-IBIS plasma injector and some preliminary results of the theoretical modeling. The RPI-IBIS facility was equipped with coaxial electrodes made of thin molybdenum rods and a fast acting electromagnetic valve for the injection of a working gas. Plasma discharges were initiated with a variable time delay (τ ) after the gas injection and they were powered from a condenser bank charged to 30 kV, 30 kJ. The first part describes measurements of spatial distributions and energies of intense ion beams, which were performed by means of ion-pinhole cameras equipped with nuclear track detectors. Detailed analysis of ion mass- and energy-spectra was performed by means of a Thomson analyzer. The second part presents numerical simulations of ion motions in the RPI-IBIS facility, which were performed on the basis of a single-particle model.Представлены результаты исследований ионных пучков, эмитируемых стержневым инжектором RPI-IBIS, и некоторые предварительные результаты теоретического моделирования. RPI-IBIS оснащен коаксиальными электродами в виде тонких молибденовых стержней и быстодействующим электромагнитным клапаном для инжекции рабочего газа. Разряд инициировался с варьируемым временем задержки по отношению к напуску газа при напряжении на конденсаторной батарее 30 кВ. В первой части описаны измерения пространственных распределений и энергий интенсивных ионных пучков. Детальный анализ массовых и энергетических спектров проведен с использованием анализатора Томпсона. Вторая часть посвящена численному моделированию движения ионов в RPI-IBIS, которое проведено на основе одночастичной модели.Представлено результати досліджень іонних пучків, емітуємих стрижневим інжектором RPI-IBIS, і деякі попередні результати теоретичного моделювання. RPI-IBIS оснащений коаксіальними електродами у виді тонких молібденових стрижнів і швидко діючим електромагнітним клапаном для інжекції робочого газу. Розряд ініціювався з варіацією часу затримки стосовно напуску газу при напрузі на конденсаторній батареї 30 кВ. У першій частині описано виміри просторових розподілів і енергій інтенсивних іонних пучків. Детальний аналіз масових і енергетичних спектрів проведено з використанням аналізатора Томпсона. Друга частина присвячена чисельному моделюванню руху іонів у RPI-IBIS, що проведено на основі одночасткової моделі

Development of diagnostic techniques for studies of pulsed plasma-ion streams

The paper reports on development and application of different measuring techniques for time-integrated and time-resolved studies of pulsed plasma-ion streams emitted from Rod-Plasma-Injector (RPI) devices, Plasma-Focus facilities and Z-Pinch discharges

Preliminary study of plasma stream interaction with tungsten target within RPI-IBIS facility

The paper presents results of experimental research on the interaction of a pulsed plasma-ion stream with a tungsten (W) target. The pulsed hydrogen plasma was produced within the RPI-IBIS (Multi-Rod Plasma Injector) facility at IPJ in Swierk. Measurements were carried out by means of optical spectroscopy and corpuscular diagnostic techniques. For experiments with the W-target the operational conditions (so-called PID mode) were chosen when a clean hydrogen plasma stream was generated. Attention was paid to the identification of WI and WII spectral lines

Characteristics of high-temperature deuterium plasma in RPI-type devices

The paper presents results of the spectroscopic and corpuscular measurements of pulsed plasma streams generated within the RPI-IBIS experimental device, which was operated with the pure deuterium puffing. Particular attention was paid to time-integrated and time-resolved measurements of selected spectral lines, i.e. Da, Db and Dg, emitted from deuterium discharges. The measurements made possible an assessment of the basic plasma parameters. The achievement of the local thermal equilibrium (LTE) was investigated. Energies of emitted ions, their total numbers, as well emissions of soft X-rays and fusion-produced neutrons vary considerably with a change of gas conditions

Study of deuterium plasma interaction with a tungsten target within RPI-IBIS facility

The paper presents results of experimental research on the interaction of a pulsed plasma-ion stream with a tungsten (W) target. The pulsed deuterium plasma was produced within the RPI-IBIS (Multi-Rod Plasma Injector) facility at IPJ in Swierk. Measurements were carried out by means of optical spectroscopy and corpuscular diagnostic techniques. Structural changes in the irradiated targets were investigated with a SEM. Before experiments with the W-target there were determined operational conditions, when clean deuterium plasma streams can be generated. For that purpose a so-called “slow or PID (Plasma Ion Deposition) mode” of the RPI-IBIS operation was chosen. Particular attention was paid to the identification of spectral lines from WI and WII species. The obtained results, i.e. optical spectra and other characteristics have demonstrated applicability of the RPI-IBIS facility for research on the interaction of plasma streams with W-targets, e.g. those constituting some internal parts of fusion facilities.Представлено результати експериментальних досліджень по взаємодії імпульсного плазмово-іонного потоку з вольфрамовою мішенню. Імпульсні дейтерієві потоки плазми генерувались в СПІ-ІБІС (стержневий плазмовий інжектор), який знаходиться в ІЯП у Шверку. Виміри проводились за допомогою оптичної спектроскопії та корпускулярної діагностики. Структурні зміни облучаємої мішені досліджувались за допомогою SEM. Перед експериментами з вольфрамовою мішенню визначались робочі умови, коли генерувались чисті дейтерієві плазмові потоки. Був вибраний так званий режим “повільний або PID-моди” (плазмового іонного осадження). Частична увага приділялась ідентифікації спектральних ліній WI та WII. Отримані результати, оптичні спектри та інші характеристики, продемонстрували можливість застосовувати установку СПІ-ІБІС для досліджень взаємодії плазмових потоків з W-мішенню, які складають деякі внутрішні частини термоядерного реактору.Представлены результаты экспериментальных исследований по взаимодействию импульсного плазменно-ионного потока с вольфрамовой мишенью. Импульсные дейтериевые потоки плазмы генерировались внутри СПИ-ИБИС (стержневой плазменный инжектор), который расположен в ИЯП в Шверке. Измерения проводились с помощью оптической спектроскопии и корпускулярной диагностики. Структурные изменения облучаемой мишени исследовались с помощью SEM. Перед экспериментами с вольфрамовой мишенью определялись рабочие условия, когда генерировались чистые дейтериевые плазменные потоки. Для этой цели был выбран так называемый режим “медленной или PID-моды” (плазменного ионного осаждения). Частичное внимание уделялось идентификации спектральных линий WI и WII. Полученные результаты, оптические спектры и другие характеристики, продемонстрировали применимость установки СПИ-ИБИС для исследований взаимодействия плазменных потоков с W-мишенью, которые составляют некоторые внутренние части термоядерного реактора

EUV emission spectra from excited Ar, Xe and Sn ions produced in capillary discharges

This work presents preliminary results of an extreme ultraviolet emission obserwations of a capillary discharge plasma. The main purpose of measurements was to demonstrate the spectral range covered by the system working parameters. The spectroscopic studies were carried out by means of an XEUV spectrometer in the Johann geometry. The results provide general information about the radiation processes from the xenon, argon and tin plasma in the range from 12 to 63 nm.Представлено перші результати спостереження емісії вакуумного ультрафіолетового (ВУФ) випромінювання в плазмі капілярного розряду. Основною метою вимірів була демонстрація покриття спектрального діапазону робочими параметрами системи. Спектроскопічні дослідження проведені за допомогою ВУФ спектрометра Джоханнівської геометрії. Результати подають загальну інформацію про процеси випромінювання з ксенонової, аргонової і свинцевої плазми в діапазоні від 12 до 63 нм.Представлены первые результаты наблюдения эмиссии вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения в плазме капиллярного разряда. Основной целью измерений являлась демонстрация покрытия спектрального диапазона рабочими параметрами системы. Спектроскопические исследования проведены с помощью ВУФ спектрометра Джоханновской геометрии. Результаты дают общую информацию о процессах излучения из ксеноновой, аргоновой и свинцовой плазмы в диапазоне от 12 до 63 нм

Recent studies of the ion emission from high-current PF-1000 experiments

The paper describes diagnostics of fast ion beams emitted from a large PF-1000 facility operated at 21…27 kV, 290…480 kJ. Those beams were measured with pinhole cameras and PM-355 nuclear track detectors, placed at different angles to the discharge axis. The measurements showed a complex spatial structure of the fast ion beams. Measurements behind an axial channel in the inner electrode have shown that some ion beams are emitted also in the upstream direction. The ion energy spectra were measured with a miniature Thomson-type spectrometer. Time-resolved measurements of ions were performed with miniature scintillation detectors placed behind a pinhole

Recent studies of the ion emission from high-current PF-1000 experiments

The paper describes diagnostics of fast ion beams emitted from a large PF-1000 facility operated at 21…27 kV, 290…480 kJ. Those beams were measured with pinhole cameras and PM-355 nuclear track detectors, placed at different angles to the discharge axis. The measurements showed a complex spatial structure of the fast ion beams. Measurements behind an axial channel in the inner electrode have shown that some ion beams are emitted also in the upstream direction. The ion energy spectra were measured with a miniature Thomson-type spectrometer. Time-resolved measurements of ions were performed with miniature scintillation detectors placed behind a pinhole