Currently, a new generation of small plasma foci devices is being developed and researched, motivated by its potential use as portable sources of x-ray and neutron pulsed radiation for several applications. In this work, experimental results of the accumulated x-ray dose angular distribution and characterization of the x-ray source size are presented for a small and fast plasma focus device, 'PF-400J' (880 nF, 40 nH, 27–29 kV, ∼350 J, T/4 ∼ 300 ns). The experimental device is operated using hydrogen as the filling gas in a discharge region limited by a volume of around 80 cm3. The x-ray radiation is monitored, shot by shot, using a scintillator–photomultiplier system located outside the vacuum chamber at 2.3 m far away from the radiation emission region. The angular x-ray dose distribution measurement shows a well-defined emission cone, with an expansion angle of 5°, which is observed around the plasma focus device symmetry axis using TLD-100 crystals. The x-ray source size measurements are obtained using two image-forming aperture techniques: for both cases, one small (pinhole) and one large for the penumbral imaging. These results are in agreement with the drilling made by the energetic electron beam coming from the pinch region. Additionally, some examples of image radiographic applications are shown in order to highlight the real possibilities of the plasma focus device as a portable x-ray source. In the light of the obtained results and the scaling laws observed in plasma foci devices, we present a discussion on the potentiality and advantages of these devices as pulsed and safe sources of x-radiation for applications.
現在、小型プラズマフォーカス装置の新世代が開発・研究されており、その潜在的な用途として、いくつかの応用のための携帯型のX線および中性子パルス放射線源としての可能性が動機となっている。この研究では、小型で高速なプラズマフォーカス装置「PF-400J」(880 nF, 40 nH, 27–29 kV, ∼350 J, T/4 ∼ 300 ns)について、蓄積X線線量の角度分布とX線源サイズの特性評価の実験結果が提示される。実験装置は、約80 cm3の体積に制限された放電領域において、充填ガスとして水素を使用して運転される。X線放射は、真空チャンバーの外側、放射線放出領域から2.3 m離れた場所に設置されたシンチレータ–光電子増倍管システムを用いて、ショットごとに監視される。角度X線線量分布の測定により、プラズマフォーカス装置の対称軸の周囲でTLD-100結晶を用いて観測された、拡がり角5°の明確な放射コーンが示される。X線源サイズの測定は、2つの画像形成アパーチャ技術を用いて得られる。両方の場合において、1つは小さい(ピンホール)、もう1つは半影イメージング用の大きいものである。これらの結果は、ピンチ領域から来る高エネルギー電子ビームによる掘削と一致している。さらに、プラズマフォーカス装置の携帯型X線源としての実際の可能性を強調するために、画像ラジオグラフィ応用のいくつかの例が示される。得られた結果とプラズマフォーカス装置で観測されたスケーリング則に基づき、これらの装置が応用のためのパルス状で安全なX線放射源として持つ可能性と利点について議論を提示する。