Hybrid MHD/PIC simulation of a metallic gas-puff z pinch implosion

We present the hybrid MHD/PIC simulations of the time evolution of a bismuth metallic gas-puff z pinch in external axial magnetic field (AMF). Recent experiments with IMRI-5 generator (450 kA, 450 ns) [1] show the certain effect of an axial magnetic field on radiation energy produced during z pinch implosion. In order to perform the numerical simulation of gas puff z pinch a hybrid model was developed. The hybrid model treats the electrons as a massless fluid and ions as macroparticles. The macroparticle dynamic is calculated with the use of PIC method. Ion-ion Coulomb collision is considered with the use of MC method. The radiation transfer of bismuth plasma was accounted in the framework of P1 method. The interelectrode gap pumping by plasma of 8 μs 80 kA bismuth arc with the following plasma implosion by 450 kA / 450 ns current pulse in different external AMF was modelled. The obtained results are in a reasonable agreement with the experimental results. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.The work was supported by Russian Science Foundation (project No. 16-19-10142)

Эффективная площадь поверхности карт распределения плотности тока

Магнітокардіографія (МКГ) є методикою вимірювання слабких магнітних полів, які виникають в серці під час його функціонування. МКГ може бути виміряна за допомогою надпровідних квантових інтерференційних датчиків (СКВІД), які перетворюють магнітний потік в напругу, і є найбільш чутливими датчиками для виявлення магнетизму. У даній роботі пропонується аналіз карт розподілу щільності струму міокарда. Одержано залежність ефективної площі поверхні від часу для цілих і розділених на 4 частини карт розподілу щільності струму.Magnetocardiography (MCG) is a technique of measuring the weak magnetic fields generated in the heart during its functioning. MCG can be measured using a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor that converts magnetic flux to voltage, and is the most sensitive sensor to detect magnetism. In this paper, analysis of myocardium current density distribution maps is proposed. Effective surface area dependence on time for full and divided into 4 parts current density distribution maps is obtained.Магнитокардиография (МКГ) является методикой измерения слабых магнитных полей, создаваемых в сердце во время его функционирования. МКГ может быть измерена с помощью сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков (СКВИД), которые преобразуют магнитный поток в напряжение, и являются наиболее чувствительными датчиками для обнаружения магнетизма. В данной работе предлагается анализ карт распределения плотности тока миокарда. Получена зависимость эффективной площадь поверхности от времени для целых и разделенных на 4 части карт распределения плотности тока

The Effects of Preheating of a Fine Tungsten Wire and the Polarity of a High-Voltage Electrode on the Energy Characteristics of an Electrically Exploded Wire in Vacuum

Results obtained from experimental and numerical studies of tungsten wires electrical explosion in vacuum are presented. The experiments were performed both with and without preheating of the wires, using positive or negative polarity of a high-voltage electrode. Preheating is shown to increase energy deposition in the wire core due to a longer resistive heating stage. The effect was observed both in single wire and wire array experiments. The evolution of the phase state of the wire material during explosion was examined by means of one-dimensional numerical simulation using a semiempirical wide-range equation of state describing the properties of tungsten with allowance made for melting and vaporization.Comment: 9 pages, 9 Postscript figure

On Hybrid Type of Cathode Attachment in High Current Vacuum Arcs

This paper discusses the issues of a possible change of the type of cathode attachment of high-current vacuum arcs (HCVA) with an average cathode current density of more than 105 A/cm2. This type of HCVA is used as pumping plasma gun in experiments with plasma puff z-pinches. These experiments showed that the measured linear mass of the HCVA plasma jet is much higher (by a factor of 10 or more) than the expected mass, which can be obtained from the assumption that cathode attachment occurs only through a multitude of cathode spots emitting supersonic plasma jets. It is shown that in HCVA of the type under consideration, at some time instant there are two types of cathode attachments - cathode spots and thermionic erosion attachment (TEA). It can be said that HCVA of this type have a hybrid cathodic attachment. Unlike cathode spots, TEA produces a subsonic plasma flow, which contributes to an increase in the linear mass of the HCVA plasma jet. © 2021 Institute of Physics Publishing. All rights reserved

ВІДБІР ІНФОРМАТИВНИХ ПОКАЗНИКІВ ВАРІАБЕЛЬНОСТІ РИТМУ СЕРЦЯ – МАРКЕРІВ РЕАКЦІЇ НА ЕМОЦІЙНІ СТИМУЛИ

On the basis of multivariate statistical analysis developed method for the separation of informative indicators of heart rate variability (HRV), which have diagnostic value for the objective assessment of operator's emotional reaction from watching emotive videos. The technique consists of two stages: 1) multivariate analysis of variance; 2) stepwise discriminate analysis with different strategies of feature selection. The total average classification accuracy 4 states of operators by 10 informative indices (two of which are indicators of the results of self -report and other indicators HRV) reached 95.7 %.На основе методов многомерного статистического анализа разработана двухэтапная методика выделения информативных показателей вариабельности ритма сердца (ВРС), имеющих диагностическую ценность для объективной оценки реакции операторов на эмоционально окрашенные видеоклипы. Методика состоит из двух этапов: 1) многомерного дисперсионного анализа; 2) пошагового дискриминантного анализа с различными стратегиями отбора признаков. Общая средняя точность классификации четырех состояний операторов по 10 информативным показателям (два из которых - по результатам самоотчета, а другие показатели - вариабельности ритма) достигала 95,7 %.На основі методів багатовимірного статистичного аналізу розроблено методику виділення інформативних показників варіабельності ритму серця (ВРС), що мають діагностичну цінність для об'єктивної оцінки реакції операторів на емоційно забарвлені відеокліпи. Методика складається з двох етапів: 1) багатомірного дисперсійного аналізу; 2) покрокового дискримінатного аналізу з різними стратегіями відбору ознак. Загальна середня точність класифікації чотирьох станів операторів за 10 інформативними показниками (два з яких - за результатами самозвіту, а інші показники варіабельності ритму) досягала 95,7 %

Formation of double shell during implosion of plasma metal puff Z-pinches

This work presents the results of experimental and theoretical research of impact of tailored density profile and application of external axial magnetic field on initial spatial distribution of the plasma density in the plasma metal puff Z-pinch and on its implosion dynamics. It has been discovered that upon implosion of the plasma metal puff Z-pinch some stripes interpreted as the system of two coaxial shells appear on the optical images. With the help of numerical simulation, the formation of the plasma liner consisting of a mixture of carbon and bismuth ions and formed by the expansion of the plasma jet of the arc burning on the bismuth electrode has been considered in this work. It has been shown that the lightweight carbon ions facilitate formation of the density distribution smoothly decreasing with the increase in radius, that, in turn, leads to suppression of the Rayleigh-Taylor instability in the current sheath upon further implosion. It has also been demonstrated that availability of the two types of ions in plasma considerably different in mass leads to formation (in the compression phase) of a double shell with externally located heavy ions. It has also been revealed that the application of the external axial magnetic field leads to reduction in the plasma metal puff Z-pinch initial diameter. © 2020 Author(s).This work was funded by Russian Science Foundation. Project No. 19–19-00127

Anomalous diffusion as a signature of collapsing phase in two dimensional self-gravitating systems

A two dimensional self-gravitating Hamiltonian model made by $N$ fully-coupled classical particles exhibits a transition from a collapsing phase (CP) at low energy to a homogeneous phase (HP) at high energy. From a dynamical point of view, the two phases are characterized by two distinct single-particle motions : namely, superdiffusive in the CP and ballistic in the HP. Anomalous diffusion is observed up to a time $\tau$ that increases linearly with $N$. Therefore, the finite particle number acts like a white noise source for the system, inhibiting anomalous transport at longer times.Comment: 10 pages, Revtex - 3 Figs - Submitted to Physical Review

Выбор оптимального количества бинов для расчета взаимной информации между сигналами ЭЭГ и кардиоритмограммы

В роботі розглянуто метод визначення взаємної інформації для оцінки взаємозв’язку між сигналами ЕЕГ та кардіоритмограми. У розробленому методі кількість бінів вибирається базуючись на значеннях взаємної інформації, які розраховані на проміжку значень бінів. При застосуванні методу до сигналів ЕЕГ та КРГ було знайдено, що метод може бути застосований при аналізі взаємозв’язку між сигналами ЕЕГ в каналах, що розташовані поряд або симетрично, згідно з системою 10-20. Для взаємної інформації між сигналами ЕЕГ та КРГ, що пов’язані у значно меншій мірі, метод не може бути застосований для малого обсягу вибірки.In the present work the problem of optimal bin number selection for equidistant Mutual Information (MI) estimator between electroencephalogram (EEG) and cardiorhythmogram (CRG) is addressed. In the previously developed method the bin number selected based on the finding an optimal bin number on the MI values on the range of bin numbers. With application to the real raw EEG and CRG signals it was found that for closely placed or symmetrical channels of EEG data the method can be applied, and the true value of MI value can be found with proposed method. In application to MI calculation between raw EEG and CRG signals that are not significantly coupled, true MI value cannot be estimated with proposed method for small sample size.В работе рассмотрен метод определения взаимной информации для оценки взаимосвязи между сигналами ЭЭГ и кардиоритмограммы. В разработанном методе количество бинов выбирается на промежутке значений бинов. При применении метода к сигналам ЭЭГ и КРГ было найдено, что метод может быть применим при анализе взаимосвязи между сигналами ЭЭГ в каналах, что расположены рядом или симметрично, в соответствии с системой 10-20. Для взаимной информации между сигналами ЭЭГ и КРГ, что связаны в значительно меньшей мере, метод не может применяться для малого значения выборки

Study of the ion plasma flow generated by a high-current vacuum arc

The vacuum arc discharge is intensively explored for a long time. It acts as a source of multiply charged plasma. The results of the special type plasma gun (5-10 kA, 12 μs) ion flow study with high temporal resolution and the electrode erosion dependences on the amplitude of the current pulse are presented in the research. The ion flow intensity had good reproducibility from series to series, while the values of total mass erosion differ significantly for different series of experiments under the same conditions. The ion erosion was measured to be significantly higher than that for arc sources with currents up to 1 kA. © 2019 IOP Publishing Ltd. All rights reserved.Russian Foundation for Basic Research, RFBR: 17-02-00346, 18-08-00547Russian Academy of Sciences, RAS18-2-2-16This work was supported in part by RFBR (grant Nos. 17-02-00346, 18-08-00547, 19-08-00783, 19-58-53006), by RAS Program (project No. 11) and UB RAS Program (project No. 18-2-2-16)