– ۱ مقدمه

دستگاه پلاسمای کانونی بطور مستقل با دو ساختار مختلف توسط مدر در ایالات متحده آمریکا و فیلیپوف در روسیه در اواخر سال ۱۹۶۰ میلادی پایه گذاری و از آن پس در آزمایشگاه های فراوانی در سراسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته اند ۲]و. [۱ دستگاه پلاسمای کانونی از گازهائی نظیرNe,He,Ar,D2’… در فشار پایین پر شده است. هنگامی که اختلاف پتانسیل زیادی بین دو الکترود هم محور در دستگاه پلاسمای کانونی ایجاد شود، تخلیه الکتریکی متقارنی در گاز ایجاد و باعث ایجاد پلاسمای اولیه می شود .[۳] پینچ پلاسما، تابش های متعددی از جمله پرتوهای یونی، نوترونی و اشعه ایکس تولید می کند. هنگامی که از گاز دوتریم در دستگاه پلاسمای کانونی استفاده شود، واکنش گداخت D-D صورت می گیرد و منجر به گسیل نوترون می شود.[۴] لایه جریان تولید شده به پارامترهای مختلفی همچون میدان الکتریکی بکاررفته، فشار گاز و پیکربندی عایق های مختلف بستگی دارد.

شکست الکتریکی بر روی عایق اصلی و ساختار همگن و متقارن لایه جریان برای ایجاد پلاسمای خوب، تنگش مناسب و تابش X سخت (HXR) و تابش X نرم (SXR) ضروری می باشد .[۵] از این رو الکترودهای کاتد، آند و جنس آنها از اجزای کلیدی ساختار پلاسمای کانونی می باشند. تا بحال بررسی های موثر زیادی در مورد اثر جنس و ساختار آند در تولید اشعه X و نوترون انجام شده است. اثر آند و جنس عایق بر لایه جریان پلاسمای کانونی در تحقیقات دیگران نیز بررسی شده است.[۶] همچنین اثر ساختار کاتد بر بازده

۶۷۹

نوترونی در دستگاه پلاسمای کانونی مینیاتوری نیز توسط افراد دیگر بررسی شده است [۷] در سال های اخیر آزمایش های زیادی برای بررسی تابش های منتشر شده از دستگاه پلاسمای کانونی دانشگاه امیر کبیر (APF) انجام شده است .[۱۰-۸] در این تحقیق اثرات جنس الکترود کاتد و ساختار آن در شدت HXR وSXR بررسی شده است. نتایج نشان دادند که جنس کاتد و ساختار آن نقش اساسی در بهینه سازی تابش اشعه HXR و SXR دارد.

-۲ انجام آزمایش

آزمایش ها بر روی دستگاه پلاسمای کانونی دانشگاه امیر کبیر بوسیله یک بانک خازنی ۴۰ f و با بکارگیری یک ولتاژ ۱۶ kV انجام گرفت. آند ۱۴۸ mm طول و ۲۷,۸ mm قطر دارد. کاتدها در مدلی از قفس محافظی شامل ۶ تا ۱۲ میله از جنس های مس و فولاد با طول های ۱۴۵ mm و قطرهای ۱۰ mm دور تا دور آند را با چینشی مناسب احاطه کرده اند. گاز کاری دستگاه، آرگون می باشد. ابزارهای تشخیصی در آزمایش شامل سیم پیچ روگوفسکی برای تعیین جریان تخلیه، آشکارساز سنتیلاسیون (NE-102) برای ارزیابی شدت سیگنال HXR و آشکارساز پین دیود پوشیده شده با فیلتر مایلار آلومینیم به ضخامت (۱۵۵ m) جهت ارزیابی شدت سیگنال SXR می باشند. در هر فشار و ولتاژ معین، مشاهده اطلاعات بوسیله آشکارساز سنتیلاسیون و پین دیود در دستگاه اسیلوسکوپ مشاهده و ثبت شده است. اطلاعات مشاهده شده بوسیله آشکارسازها برای هر پنج شات میانگین گیری و سپس توسط نرم افزار ORIGIN و SAP9,0 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

-۳ نتایج آزمایشات

برای ایجاد پلاسمای کانونی چگال، آرگون در دستگاه تزریق و با بکارگیری ولتاژ ۱۱ و ۱۳ kV به همراه فشار ۱ الی ۳,۵ میلی بار، اطلاعات ثبت گردید. جهت کم کردن اثرات ناخالصی در گاز کاری، بعد از هر پنج شات، گاز قبلی تخلیه و گاز تازه تزریق شده است. آشکارساز سنتیلاسیون در فاصله ۱ متری در راستای افقی نسبت به یکی از دریچه های دستگاه قرار داده شد. تقریبا ۱۰۰ شات در گاز آرگون در شرایط متفاوت کاری انجام شده است.

شکل ۱ تغییرات شدت HXR (میانگین سطح زیر منحنی) نسبت به فشار برای دو جنس مس و فولاد ضد زنگ با ساختار ۶ و۱۲ تایی در ولتاژ های متفاوت را نشان می دهد. شکل ۲ تغییرات شدت SXR (میانگین سطح زیر منحنی) نسبت به فشار برای دو جنس مس وفولاد ضد زنگ با ساختار ۶ و ۱۲ تایی در ولتاژهای متفاوت

۶۸۰

را برای فیلتر۱۵۵ m نشان می دهد. در ساختار فولاد در ولتاژهای پایین تر یعنی ۱۱ و۱۲ kV پینچ پلاسما در فشارهای متفاوت تشکیل نمی شد و شرایط مناسبی برای ایجاد پینچ پلاسما نبود.