Influence of Pulsed Beam-Plasma Impact on a Tungsten–Copper Pseudoalloy in the Plasma Focus Device

?

Influence of Pulsed Beam-Plasma Impact on a Tungsten–Copper Pseudoalloy in the Plasma Focus Device

Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2024. Vol. 18. No. 4. P. 974–982.

Borovitskaya I. V., Demin A. S., Epifanov N. A., Latyshev S. V., Maslyaev S. A., Morozov E. V., Pimenov V. N., Sasinovskaya I. P., G. G. Bondarenko, Gaidar A. I.

The results of a study of the combined effect on the W–Cu pseudoalloy of pulsed flows of deuterium
ions with a power density of qi ≈ 1 × 109 W/cm2 at an exposure duration of τi = 20 ns and deuterium
plasma with parameters qpl ≈ 1 × 108 W/cm2 and τpl = 20 ns generated in the “Vikhr” Plasma Focus installation
are presented. It is shown that in the implemented mode of irradiation the nature of the damage to the
surface layer of the tested material depends on the state of the surface of the irradiated samples and the number
of pulsed impacts of energy flows. The impact of pulsed irradiation on the polished surface of pseudoalloy
samples leads to the appearance of extended copper drops on the tungsten surface and to the formation of
many pores, which are observed both in Cu drops and in the W matrix. In addition, microcracks appear on
the W surface, as well as islands of a copper film of arbitrary configuration. Repeated irradiation of samples
of the studied material with an unpolished surface leads to the formation of chains of tungsten droplets
located in the upper parts of extended ridges formed during grinding of the original samples. Bursting bubbles
are also visible on the irradiated surface, which arise as a result of the boiling of copper inclusions and a copper
film deposited on tungsten. Clusters of such bubbles are often localized along ridges on the tungsten surface.
The results obtained are discussed using numerical calculations and analysis of the thermal effect on the considered
pseudoalloy under pulsed irradiation.

Research target: Materials Technologies Physics

Language: English

Full text

DOI

Bridging Superconductors With United Nations Development Goals: Perspectives and Applications

Duran E. ., Pulgar A., Izquierdo R. et al., Physica Status Solidi (A) Applications and Materials 2026 Vol. 223 No. 7 Article e202500942

Ceramic superconductors exhibit remarkable properties, including zero electrical resistance and potent magnetic behavior, operating at temperatures as high as the boiling points of liquid nitrogen (77 K) and liquid hydrogen (20 K). These characteristics position them as key enablers for sustainable technologies spanning electric propulsion, lossless energy transmission, advanced medical imaging, and quantum computation. This review presents ...

Added: June 1, 2026

Численное моделирование полевой эмиссии из полупроводникового катода в вакуум

Borisov V., Danilov V., Электросвязь 2025 № 12 С. 73–84

Представлены результаты математического моделирования процесса полевой эмиссии из катода малых размеров – одного из основных физических процессов, обеспечивающих работы многих электронных устройств, в частности FED-дисплеев (устройства, работающие на принципе полевой эмиссии), кантилеверов и т.д. Дается краткий обзор текущих результатов в области исследования, обосновывается актуальность задачи, приводятся примеры наиболее вероятного использования результатов решения задачи. Обсуждаются физические ...

Added: May 29, 2026

Электростатически управляемый контроль диссипации в двумерном наноэлектромеханическом резонаторе через напряжение-амплитудный антагонизм с рекордной 928% подстройкой добротности.

Arutyunov K., JIANG1 Q., FANG J. et al., Science China Information Sciences 2026 Vol. 69 No. 6 P. 1–11

Resonators based on nanoelectromechanical systems (NEMS) using two-dimensional (2D) materials with high-quality factors and excellent electrical control are critical for tunable coherent phonon dynamics, resonant sensors and wireless communications. However, their performance is fundamentally limited by the lack of a unified framework governing energy dissipation mechanisms and their electrical tunability. Here, we synergistically modulate both ...

Added: May 28, 2026

Enhanced Terahertz Thermoelectricity Via Engineered Van Hove Singularities and Nernst Effect in Moiré Superlattices

Elesin L., Shilov A., Jana S. et al., Advanced Functional Materials 2026 P. 1–10

Thermoelectric materials, long explored for energy harvesting and thermal sensing, convert heat directly into electrical signals. Extending their application to the terahertz (THz) frequency range opens opportunities for low-noise, bias-free THz detection, yet conventional thermoelectrics lack the sensitivity required for practical devices. Thermoelectric coefficients can be strongly enhanced near van Hove singularities (VHS), though these ...

Added: May 28, 2026

Non-linear in-band interference cancellation on base of conjugate gradients method

Degtyarev A., Bakhurin S., Yudin N., DSPA 2026 P. 1–6

This paper investigates one possible solution to the problem of self-interference cancellation (SIC) arising in the design of in-band full-duplex (IBFD) communication systems. Self-interference cancellation is performed in the digital domain using multilayer nonlinear models adapted via gradient-based optimization. The presence of local minima and saddle points during the adaptation of multilayer models limits the ...

Added: May 26, 2026

Ising models on the hydrogen peroxide and other lattices

Qian X., Deng Y., Lev N. Shchur et al., Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 2026 Vol. 696 Article 131679

We perform a Monte Carlo analysis of the Ising model on many three-dimensional lattices. By means of finite-size scaling we obtain the critical points and determine the scaling dimensions. As expected, the critical exponents agree with the three-dimensional Ising universality class for all models. The irrelevant field, as revealed by the correction-to-scaling amplitudes, appears to ...

Added: May 24, 2026

Влияние материала затвора МДП-структур на процессы сильнополевой зарядовой деградации подзатворного диэлектрика

Андреев Д. В., Корнев С. А., Bondarenko G. et al., Перспективные материалы 2026 № 6 С. 5–11

Выполнено сравнительное исследование процессов сильнополевой зарядовой деградации подзатворного диэлектрика структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) с алюминиевым и поликремниевым затвором. Зарядовые явления в МДП-структурах изучали методом сильнополевой инжекции электронов в диэлектрик в режиме возрастания плотности стрессового инжекционного тока с кратковременными переключениями в измерительный режим при постоянной низкой плотности инжекционного тока. Использование данного метода позволило получить новые данные о процессах зарядовой деградации подзатворного диэлектрика МДП-структур с ...

Added: May 21, 2026

Оптические методы детектирования единичных биомолекул: визуализация, сенсорика, секвенирование молекул ДНК

Melentiev P. N., Калмыков А. С., Гритченко А. С. et al., Успехи физических наук 2024 Т. 194 № 11 С. 1130–1145

Представлен краткий обзор достигнутого уровня оптических методов детектирования единичных молекул в биомедицинских приложениях. Показано, что регистрация флуоресценции единичных молекул красителей, ковалентно связанных с антителами (биомолекулами), совместно с использованием современных методов нанофотоники может быть применена для решения различных задач в биологии и медицине: визуализации биомолекул, токсинов, вирусных частиц, определения ультранизких концентраций аналитов напрямую во взятой пробе, ...

Added: May 21, 2026

VACUUM DISCHARGE DRIVEN BY STRIPE LINE STORAGE AS A SOURCE OF EUV RADIATION

Antsiferov P.S., Stepanov L.V., Matiukhin N. D., Review of Scientific Instruments 2025 Vol. 96 No. 12 Article 123506

The article presents the discharge plasma based source of extreme ultraviolet (EUV) radiation. The discharge circuit has been driven by means of stripe line storage with working voltage 10.5 kV. The main feature of the proposed source is that plasma electrons acquire the energy, necessary for the production of multiply charged ions with ionization potentials ...

Added: May 20, 2026

Регистрация спектров на 6.65 метровом ВУФ-УФ спектрометре с помощью многоканального детектора

Анциферов П. С., Степанов Л. В., Матюхин Н. Д., Оптика и спектроскопия 2026 Т. 134 № 2 С. 214–218

Сообщено о разработке системы регистрации спектров на ПЗС-линейке для уникального ВУФ спектрометра, построенного на основе сферической дифракционной решетки с радиусом 6.65 m. Была использована линейка HAMAMATSU S11156-2048-02, которая устанавливалась по касательной к окружности Роуланда с возможностью механического перемещения для сканирования спектра. Были получены спектрограммы в диапазоне длин волн 2130-2270 Angstrem. Описана методика сшивки регистрируемых спектральных ...

Added: May 20, 2026

ML-based Fast Simulation of FARICH Responses

Shipilov F., Barnyakov A., Ivanov A. et al., / Series Physics "arxiv.org". 2026.

A fast simulation of the detector response is a vital task in high-energy physics (HEP). Traditional Monte-Carlo methods form the backbone of modern particle physics simulation software but are computationally expensive. We present a machine-learning-based approach to fast simulation of the Focusing Aerogel Ring Imaging Cherenkov (FARICH) detector response. Given a particle track and momentum, ...

Added: May 19, 2026

On a Possible Method for Separating CO Lines from the Spectrum of the Cosmic Microwave Background

Malinovsky A. M., S. V. Pilipenko, Mikhalchenko A. O. et al., Astronomy Reports 2026 Vol. 70 No. 1 P. 1–6

Radiation from rotational transitions of CO molecules in distant galaxies creates a chaotic background with an intensity reaching 1000 Jy/sr at a wavelength of approximately 1 mm. This background will pose a serious problem, when measuring spectral distortions of the cosmic microwave background, in particular, the mu-distortion, which presumably has an intensity of less than ...

Added: May 19, 2026

Broadband photoluminescence of epitaxial bismuth nanowires and planar nanostructures

Kaveev A. K., Fedorov V. V., Pavlov A. V. et al., Journal of Materials Chemistry C 2026 Vol. 14 No. 7 P. 2697–2705

Bismuth nanostructures represent a promising material platform for semiconductor nanooptoelectronics and colorimetry owing to the multi-colored light reflection and quantum confinement. In this work, we study the photoluminescent properties of bismuth nanostructures grown using molecular beam epitaxy on the planar CaF2/Si(111) surface. We demonstrate the different surface morphologies of Bi, ranging from planar films obtained ...

Added: May 19, 2026

STM study of single phosphorus incorporation into silicon by heating PBr on Si(100)

T.V. Pavlova, Shevlyuga V. M., Applied Surface Science 2026 Vol. 736 Article 166813

The objective of miniaturizing doped areas in silicon, with the ultimate goal of achieving atomic-precision doping, requires a fundamental understanding of the dopant incorporation process at the atomic level. We present a combined scanning tunneling microscopy (STM) and density functional theory (DFT) investigation of single phosphorus atom incorporation into the Si(100) surface. Phosphorus was supplied ...

Added: May 19, 2026

Impact on Aluminum Alloy B95 by Powerful Pulsed Ion-Plasma and Electron Flows in the Plasma Focus Device

Morozov E. V., Demin A. S., Borovitskaya I. V. et al., Inorganic Materials: Applied Research 2026 Vol. 17 No. 3 P. 619–626

This article presents the results of experiments on the impact of powerful pulsed ion-plasma and electron flows generated in the working chamber of the Plasma Focus PF-5M installation during each highvoltage discharge on a model aluminum alloy B95. It is shown that the general characteristics of the alloy’s damage upon exposure to pulsed flows of helium ions (HI) ...

Added: May 4, 2026

Воздействие на алюминиевый сплав В95 мощными импульсными ионно-плазменными и электронными потоками в установке Плазменный фокус

Морозов Е. В., Демин А. С., Боровицкая И. В. et al., Физика и химия обработки материалов 2025 № 3 С. 5–15

Представлены результаты экспериментов по воздействию на модельный алюминиевый сплав В95 мощных импульсных ионно-плазменных и электронных потоков, генерируемых в рабочей камере установки Плазменный фокус ПФ-5М при каждом высоковольтном разряде. Показано, что к общим характеристикам повреждаемости сплава при воздействии на него импульсных потоков ионов гелия (ИГ) и гелиевой плазмы (ГП) и импульсного облучения пучками электронов с близкими значениями плотности мощности и длительности импульсов ...

Added: October 12, 2025

Влияние импульсных пучково-плазменных воздействий в установке Плазменный фокус на псевдосплав вольфрам–медь

Боровицкая И. В., Демин А. С., Епифанов Н. А. et al., Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 2024 № 8 С. 112–122

Представлены результаты исследования совместного влияния на псевдосплав W–Cu импульсных потоков ионов дейтерия с плотностью мощности qi ≈ 1 × 109 Вт/см2 при длительности воздействия τi = 20 нс и дейтериевой плазмы с параметрами qpl ≈ 1 × 108 Вт/см2 и τpl = 20 нс, создаваемых в установке Плазменный фокус “Вихрь”. Показано, что в реализованном режиме ...

Added: November 26, 2024

Features of Niobium Damage by Pulsed Laser Radiation in Comparison with Beam-Plasma Impact

Pimenov V. N., Borovitskaya I. V., Demin A. S. et al., Inorganic Materials: Applied Research 2022 Vol. 13 No. 5 P. 1238–1246

The features of damageability of niobium by pulsed fluxes of laser radiation (LR) in free-running (power density qFR = 105–106 W/cm2 with pulse duration τFR = 700 μs) and Q-switched (q = 108–109 W/cm2, τQS = 80 ns) modes in comparison with pulsed effects of helium ion (HI) and helium plasma (HP) fluxes in the Plasma Focus (PF) ...

Added: October 2, 2022

Особенности повреждаемости ниобия импульсным лазерным излучением в сравнении с пучково-плазменным воздействием

Пименов В. Н., Боровицкая И. В., Демин А. С. et al., Перспективные материалы 2022 № 5 С. 17–30

Исследованы особенности повреждаемости ниобия импульсными потоками лазерного излучения (ЛИ) в режимах свободной генерации (СГ, плотность мощности qСГ = 105 - 106 Вт/см2 с длительностью импульсов tСГ = 700 мкс) и модулированной добротности (МД, q = 108–109 Вт/см2, tМД = 80 нс) в сравнении с импульсными воздействиями потоков ионов гелия (ИГ) и гелиевой плазмы (ГП) в ...

Added: May 5, 2022

Влияние облучения на установке плазменный фокус на структуру и механические свойства поверхности медных сплавов Cu - 10 ат% Ga и Cu - 10 ат% Ga – 4 ат% Ni

Боровицкая И. В., Пименов В. Н., Масляев С. А. et al., В кн.: Труды XXXI Международной конференции «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 5 - 10 июля 2021 г.).: ФГБНУ "НИИ ПМТ", 2021. С. 405–419.

Added: July 22, 2021

The Vikhr Plasma Focus Device for Diagnosing the Radiation-Thermal Resistance of Materials Intended for Thermonuclear Energy and Aerospace Engineering

Gribkov V. A., Borovitskaya I. V., Demin A. S. et al., Instruments and Experimental Techniques 2020 Vol. 63 No. 1 P. 68–76

A Vikhr plasma-beam device of the Dense Plasma Focus (DPF) type with an energy of ~5 kJ has been recently put into operation at the Baikov Institute of Metallurgy and Material Science. The device, the design of its components, and its parameters are described. The physical processes that occur in the DPF working chamber during generation of beams ...

Added: February 17, 2020

Criteria for the Rational Copper Infiltration of a Porous Refractory Skeleton during the Production of a W-Cu Pseudoalloy

Bondarenko G.G., Korzhavyi A. P., Prasitskii V. V. et al., Russian Metallurgy (Metally) 2019 No. 11 P. 1205–1211

The solidification of liquid copper in a porous refractory tungsten skeleton subjected to infiltration and subsequent cooling under various conditions, including a standard through-type furnace cooler, is studied. The pores in the refractory skeleton are shown to be completely filled with liquid copper in the presence of excess melt up to the end of infiltration. Heat insulation is ...

Added: January 11, 2020

Action of Shocks Generated in Solid Targets by Dense Plasma Focus Devices and at Pulsed Laser Irradiation

Epifanov N.A., Bondarenko G.G., Gribkov V. A. et al., Procedia Manufacturing 2019 Vol. 37 P. 500–507

Shock waves actions upon materials perspective for using in future thermonuclear fusion reactors are investigated experimentally and by means of numerical modelling. The shocks are generated by powerful streams of plasma and fast ions in Dense Plasma Focus devices as well as by irradiation with a laser operating in a Q-spoiled mode. Power flux densities ...

Added: January 10, 2020

Влияние импульсных потоков ионов дейтерия и дейтериевой плазмы на алюминиевый сплав системы Al-Mg-Li

Пименов В. Н., Bondarenko G., Демина Е. В. et al., Физика и химия обработки материалов 2018 № 2 С. 19–30

Проведено исследование повреждаемости и структурного состояния поверхностного слоя сплава Al-5% Mg-2% Li (масс.%) при импульсном воздействии мощных потоков высокотемпературной дейтериевой плазмы и высокоэнергетических ионов дейтерия в установке Плазменный Фокус (ПФ). Плотность мощности излучения составляла q = 106 Вт/см2, длительность импульса 50-100 нс. Установлено, что быстрый термический нагрев и охлаждение приводят к плавлению и затвердеванию тонкого поверхностного слоя сплава в течение нескольких ...

Added: April 19, 2018