Project


Soft X-Rays
#0009


General Information  

Full Title
Investigations of Z-pinch X-ray Source for Medicine and Microelectronics.

Tech Area / Field
  • PHY-PLS: Physics / Plasma Physics

Status
1 2 3 4 5 6 7 8
 Project completed

Registration date
1993

Senior Project Manager
Lapidus O V

Project Officer/Assistant
Khmelevtsova T A

Leading Institute
VNIITF

Supporting institutes

Collaborators
  • Sandia National Laboratories

Project Summary  

Imploding Z-pinch which is created in a diode of high-current generator is efficient X-ray source.

The purpose of the project is both theoretical and experimental investigations of Z-pinch soft X-ray source for various applications such as sub-micron resolution X-ray lithography. X-ray microscopy for biology studies and others.

Scientists from NITP. MIEP and RIPT are experienced in impulse soft X-ray sources. Some X-ray diagnostics and measuring equipment and technology that are needed exist in the institutes. The theoretical model of plasma, numerical codes will be developed at NITP. Simulations of experimental installation and its load, modification of the installation, spectral- and time-dependent measurements of X-ray emission, experimental data receipt will be carried out at NITP. Diagnostics for measurements of spatial and time-dependent radiation from Z-pinch will be created at NIEP. The optic and X-ray streak camera design for investigations of Z-pinch dynamics will be developed at RIPT.

It is supposed that the dependence of soft X-ray source parameters from load configuration (single wire, wire array, gas-puff and so on), load materials, generator parameters and their optimization for higher efficiency will be carried out.

A part of questions for X-ray source creation can be decided using high-current generator SIGNAL existing at NITP. But some modification and necessary equipment are required for experimental installation SIGNAL that demand funds from ISTC.

During the work the soft X-ray installation, Z-pinch numerical code and measuring equipment including electrotechnical, X-ray and optical technique will be created.

As a result "of the proposed activities significant research and development progress toward the creation of plasma with needed parameters: density, homogeneity, ion state and so on and matching of high-current generator, plasma opening switch and imploding plasma load will be accomplished.

In the course of this non-military work, scientists and engineers from NITP, NIEP and RIPT will contact with colleges from civilian sectors all over the world. The realization of this project will familiarize them with problems having further scientific and commercial potential for the future.

Discussion and review activities will occur quarterly.

Одним из источников мягкого рентгеновского линейчатого излучения служит плазма быстрого Z-пинча, образующаяся в диоде сильноточного генератора.

Целью настоящего проекта является проведение экспериментально-теоретических исследований генерации мягкого рентгеновского излучения (РИ) плазмой Z-пинча, направленных на решение проблемы создания нового класса физических научных приборов - источников мягкого РИ, предназначенных для применения в рентгеновской микроскопии, технологии интегральных микросхем и т.п.

Имеющаяся во ВНИИТФ, ВНИИЭФ, НИИИТ рентгеновская техника и технология, измерительные средства, опыт работы с импульсными источниками мягкого РИ послужит основой для Проведения этих исследований.

ВНИИТФ разрабатывает математическую модель плазмы, создает численные коды, проводит расчеты экспериментальной установки и её нагрузки, модернизацию установки и постановку измерительных диагностических методик, проводит эксперименты.

ВНИИЭФ разрабатывает методы регистрации и проводит измерение пространственно-временных характеристик излучения рентгеновского источника на основе Z-пинча.

НИИИТ разрабатывает, изготовляет, и применяет рентгеновские и оптические ЭОП для исследования динамики Z-пинча.

Предполагается изучение зависимости параметров источников мягкого РИ, запитываемых сильноточным генератором, от характеристик рабочего вещества источников и электротехнической цепи, их оптимизация с целью повышения эффективности.

Ряд вопросов на пути создания подобных источников может быть решен при использовании сильноточного генератора СИГНАЛ, имеющегося в ВНИИТФ. Тем не менее, для выполнения работ по данному проекту требуется некоторая модернизация и дооснащение экспериментальной установки СИГНАЛ рядом методик и устройств, требующих привлечения средств МНТЦ.

При выполнении работ по данному проекту будут разработаны технические решения и отработаны отдельные узлы, генератора мягкого РИ для практического применения в указанных выше целяx, созданы адекватная математическая модель Z-пинча и диагностический комплекс, включающий в себя электротехнические, рентгеновские и оптические методики.

В результате этой деятельности будет достигнут существенный прогресс в понимании вопросов формирования плазмы с требуемой плотностью, однородностью, ионным составом и работы генератора с плазменным размыкателем.

В ходе этих работ невоенного характера ученые и инженеры ВНИИТФ, ВНИИЭФ, НИИИТ установят рабочие контакты с коллегами из гражданских секторов стран мирового сообщества. Реализация данного проекта познакомит их с проблемами, представляющими потенциальный научный и коммерческий интерес для ближайшего будущего. Обсуждение хода работ будет проводиться ежеквартально.