The dense plasma focus (DPF) device represents a source of powerful streams of penetrating radiations (hot plasma, fast electron and ion beams, x-rays and neutrons) of ns-scale pulse durations. Power flux densities of the radiation types may reach in certain cases the values up to 1013 W cm − 2. They are widely used at present time in more than 30 labs in the world in the field of radiation material science. Areas of their implementations are testing of the materials perspective for use in modern fusion reactors (FR) of both types, modification of surface layers with an aim of improvements their properties, production of some nanostructures on their surface, and so on. To use a DPF correctly in these applications it is important to understand the mechanisms of generation of the above-mentioned radiations, their dynamics inside and outside of the pinch and processes of interaction of these streams with targets. In this paper, the most important issues on the above matter we discuss in relation to the cumulative hot plasma stream and the beam of fast ions with illustration of experimental results obtained at four DPF devices ranged in the limits of bank energies from 1 kJ to 1 MJ. Among them mechanisms of a jet formation, a current abruption phenomenon, a super-Alfven ion beam propagation inside and outside of DPF plasma, generation of secondary plasma and formation of shock waves in plasma and inside a solid-state target, etc. Nanosecond time-resolved techniques (electric probes, laser interferometry, frame self-luminescent imaging, x-ray/neutron probes, etc) give an opportunity to investigate the above-mentioned events and to observe the process of interaction of the radiation types with targets. After irradiation, we analyzed the specimens by contemporary instrumentation: optical and scanning electron microscopy, local x-ray spectral and structure analysis, atomic force microscopy, the portable x-ray diffractometer that combines x-ray single photon detection with high spectroscopic and angular resolutions, an x-ray microCT system with Cobra 7.4 and DIGIX CT software, microhardness measurements, etc. Some results in this area are presented.
高密度プラズマフォーカス（DPF）装置は、nsオーダーのパルス持続時間を持つ強力な透過性放射線（高温プラズマ、高速電子・イオンビーム、X線、中性子）の源である。放射線のパワー束密度は、場合によっては10¹³ W cm⁻²に達することがある。これらは現在、世界中の30以上の研究所で放射線材料科学の分野において広く使用されている。その応用分野は、両タイプの現代核融合炉（FR）における使用を目的とした材料の試験、特性向上を目的とした表面層の改質、表面へのナノ構造の生成などである。これらの応用においてDPFを正しく使用するためには、上述の放射線の生成メカニズム、ピンチの内部および外部におけるそれらのダイナミクス、ならびにこれらのストリームとターゲットとの相互作用プロセスを理解することが重要である。本論文では、1 kJから1 MJの範囲のバンクエネルギーを持つ4つのDPF装置で得られた実験結果の実証を通じて、累積高温プラズマストリームと高速イオンビームに関連する上記の最も重要な問題について議論する。その中には、ジェット形成のメカニズム、電流異常中断現象、DPFプラズマの内部および外部における超アルフヴェン・イオンビーム伝播、二次プラズマの生成、プラズマ中および固体ターゲット内部における衝撃波の形成などが含まれる。ナノ秒時間分解技術（電気プローブ、レーザー干渉計測、フレーム自発光イメージング、X線/中性子プローブなど）は、上述の事象を調査し、ターゲットとの放射線の相互作用プロセスを観察する機会を提供する。照射後、我々は試料を最新の機器を用いて分析した：光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡、局所X線分光および構造解析、原子間力顕微鏡、高分光および高角度分解能を備えたX線単光子検出を組み合わせたポータブルX線回折計、Cobra 7.4およびDIGIX CTソフトウェアを備えたX線マイクロCTシステム、微小硬度測定などである。この分野におけるいくつかの結果を提示する。