The plasma that accelerates and compresses in the formation of the pinch in dense plasma focus devices has been found to be an abundant source of multiple radiations like ion beams and x-rays. In this work, the ion beam and x-ray emissions from a 2.7 kJ (13.5 kV, 30 µF) plasma focus device operated at pressure below 1 mbar were investigated. The time profile of the ion beam emission was analysed from the simultaneously measured ion beam, soft and hard x-ray signals using biased ion collectors, BPX 65 silicon PIN diode and a scintillator-photomultiplier tube assembly. Time resolved analysis of the emissions revealed that the emission of the ion beam corresponded to several different pinching instances. Two components of the ion beam were identified. An ion beam of lower energy but higher intensity was emitted followed by an ion beam of higher energy but lower intensity in the first plasma pinch. The ion beam emitted from the first plasma pinch also has higher energy than subsequent plasma pinches. The emission was found to be associated with the amplitude of voltage spike. The results from ion beam and electron beams suggest that they were emitted by the same localized electric field induced in the pinched plasma. The strongest plasma focus discharge indicated by sharp voltage spike of high amplitude and highest ion beam energy were both observed at 0.2 mbar. The average energy of the ion beam obtained is (53 ± 13) keV. At this optimum condition, the ions beam with the highest energy also led to the highest hard x-ray emission.
高密度プラズマフォーカス装置におけるピンチ形成時に加速・圧縮されるプラズマは、イオンビームやX線などの多重放射の豊富な源であることが見出されている。本研究では、1 mbar未満の圧力で動作する2.7 kJ（13.5 kV、30 µF）プラズマフォーカス装置からのイオンビームおよびX線放射を調査した。イオンビーム放射の時間プロファイルは、バイアス付きイオンコレクター、BPX 65シリコンPINダイオード、およびシンチレーター-光電子増倍管アセンブリを用いて同時測定されたイオンビーム、軟X線、硬X線シグナルから解析された。放射の時間分解解析により、イオンビームの放射は複数の異なるピンチ現象に対応することが明らかになった。イオンビームの2つの成分が同定された。最初のプラズマピンチにおいて、より低エネルギーであるがより高強度のイオンビームが放射され、その後、より高エネルギーであるがより低強度のイオンビームが放射された。最初のプラズマピンチから放射されたイオンビームは、その後のプラズマピンチからのものよりも高いエネルギーを有することも判明した。この放射は電圧スパイクの振幅と関連していることが見出された。イオンビームと電子ビームの結果は、それらがピンチプラズマ内に誘起された同一の局所電界によって放射されたことを示唆している。最も強いプラズマフォーカス放電は、高い振幅の鋭い電圧スパイクと最高のイオンビームエネルギーによって示され、いずれも0.2 mbarで観測された。得られたイオンビームの平均エネルギーは（53 ± 13）keVである。この最適条件下では、最高エネルギーのイオンビームが最高の硬X線放射ももたらした。