Gallery

Plazma laserowa jako źródło wysokoenergetycznych jonów stwarza duże możliwości aplikacyjne w medycynie oraz różnych dziedzinach nauki i techniki. W szczególności, dotyczy to wykorzystania strumieni protonów do terapii nowotworów (tzw. terapii hadronowej) oraz radiografii. Jedną z powszechnie stosowanych metod generacji strumieni protonów z plazmy laserowej jest tzw. mechanizm TNSA (Target Normal Sheath Acceleration), która polega na przyśpieszaniu protonów powstałych w wyniku oświetlenia promieniowaniem laserowym cienkiej tarczy zawierającej wodór. Protony przyśpieszane są w kierunku normalnym do tarczy, zgodnym z kierunkiem lasera, a ich energia zależy od wielkości pola elektrycznego, określonego przez temperaturę i koncentrację elektronową plazmy ablacyjnej. A zatem najbardziej idealną tarczą, z punktu widzenia metody TNSA, powinna być tarcza zawierająca czysty zestalony wodór, czyli wodór zamrożony do temperatury -261^oC.

Pionierskie badania w tym zakresie zostały podjęte na eksperymencie laserowym PALS (Prague Asterix Laser System) przez grupę czeskich fizyków (z Institute of Plasma Physics ASCR, the Institute of Physics ASCR oraz Extreme Light Infrastructure (ELI)) we współpracy międzynarodowej z naukowcami z Francji (SBT/INAC - Le Service des Basses Températures/Institute of Nanosciences and Cryogenics, Grenoble), Włoch (Instituto Nazionale Fisica Nucleare - INFN, Pisa) oraz Polski (Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion – IPPLM, Warsaw). W eksperymentach wykorzystywana jest unikalna aparatura (kriostat helowy, pokazany na fotografii - rys. 1) zbudowana w laboratorium SBT/INAC we współpracy z Ośrodkiem ELI, umożliwiający wytwarzać cienką taśmę (o grubości około 60 mm) z zestalonego wodoru (o temperaturze -261^oC), która stanowi tarczę do wytwarzania strumieni protonów metodą TNSA.

Rys. 1 Rozmieszczenie aparatury na eksperymencie PALS.

Pierwsze eksperymenty zrealizowane 24 sierpnia 2015 roku zakończyły się sukcesem, potwierdzając możliwość uzyskania wiązki wysokoenergetycznych protonów z gorącej plazmy wodorowej, a tym samym przydatność zbudowanej aparatury do rozwijania tej nowej idei pod kątem różnych aplikacji. W celu poznania parametrów plazmy wodorowej i generowanych z niej strumieni protonów, stosowano różne diagnostyki (spektroskopowe, jonowe oraz wielokadrową interferometrię) przygotowane przez międzynarodowe zespoły z udziałem naukowców z Czech, Francji, Włoch oraz Polski. Wymiernym wkładem naukowym strony polskiej w te badania to pomiary jonowe oraz interferometria w których wykorzystywana była aparatura diagnostyczna zbudowana w IFPiLM.

Szczególnie przydatną diagnostyką okazała się femtosekundowa 3-kadrowa interferometria, którą udało się z sukcesem zaimplementować w drugiej sesji pomiarowej na tym eksperymencie, która odbyła się dwa tygodnie temu (w pierwszej połowie grudnia 2015 roku). Przykładowa sekwencja interferogramów ilustrujących proces ekspansji protonowej plazmy ablacyjnej, podczas oddziaływania impulsu laserowego z tarczą z „lodu wodorowego” przedstawiona jest na rys. 2.

Rys. 2 Interferogramy zarejestrowane za pomocą femtosekundowego 3-kadrowego interferometru ilustrujące oddziaływanie lasera jodowego PALS o energii około 600 J z tarczą z zestalonego wodoru o temperaturze -261^oC.

Oczekuje się, że ilościowa analiza wyników badań interferometrycznych pozwoli uzyskać informacje o rozkładach koncentracji elektronowej w plazmie ablacyjnej w różnych chwilach jej ekspansji, a następnie określić takie parametry plazmy jak skala gęstości i maksymalny gradient, które są kluczowe w ocenie procesów akceleracji strumieni protonów biorąc pod uwagę mechanizm TNSA. Interpretacja tych wyników w połączeniu z wynikami pomiarów z innych diagnostyk pozwoli poznać wpływ warunków oświetlenia tarcz wodorowych, możliwych do uzyskania na eksperymencie PALS, na wymagane parametry strumieni protonów pod kątem różnych zastosowań.

10 grudnia 2015 roku miała miejsce wizyta nowego dyrektora Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM). Wizyta rozpoczęła się od spotkania dr. hab. inż. Krzysztofa Kurka z kadrą kierowniczą instytutu, podczas którego prof. Jerzy Wołowski – zastępca dyrektora ds. edukacyjnych – przedstawił 40-letnią historię oraz wkład naukowy Instytutu w rozwój badań w dziedzinie fizyki plazmy. Po oficjalnej części spotkania był czas na zwiedzanie laboratoriów.

Tak się złożyło, że w dzień wizyty dyrektora NCBJ przypadło oficjalne uruchomienie stellaratora Wendelstein 7-X zlokalizowanego w Greifswaldzie w Niemczech. Z tej też okazji dyrektorzy IFPiLM i NCBJ razem obejrzeli transmisję wideo, podczas której zobaczyli pierwszą plazmę wytworzoną na urządzeniu W7-X. 

4 listopada br. gościem Instytutu był prof. Janusz Sylwester, Kierownik Zakładu Fizyki Słońca w Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN), filia we Wrocławiu. Na zaproszenie dyrektora IFPiLM, prof. Sylwester wygłosił seminarium pt. "Badania rozbłysków słonecznych prowadzone we wrocławskim Zakładzie Fizyki Słońca". 

Podczas wykładu, prof. Janusz Sylwester opowiedział o Słońcu i przedstawił dorobek polskich naukowców w dziedzinie badań fizyki Słońca. W szczególności, prof. Sylwester skupił się na osiągnięciach uzyskanych z użyciem aparatury diagnostycznej służącej do obserwacji Słońca przygotowanej przez naukowców z CBK PAN. Wspomniał o takich przyrządach jak SphinX, RESIK i Diogeness.

W swojej prezentacji pokazał wizualizację rozbłysków słonecznych, opisując różnorodne skutki jakie one wywołują na Ziemi. 

Poza wygłoszonym wykładem, prof. Janusz Sylwester zwiedził Instytutowe laboratoria. Mamy nadzieję, że wizyta prof. Janusza Sylwestra w Instytucie stanie się zalążkiem współpracy naukowej w dziedzinie fizyki plazmy pomiędzy wrocławskim oddziałem Centrum Badań Kosmicznych PAN a Instytutem Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy .

Decyzją Ministra Gospodarki Janusza Piechocińskiego, z dniem 24 września 2015 roku, dr hab. Andrzej Gałkowski zostaje powołany na stanowisko dyrektora Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. Sylwestra Kaliskiego.

Będzie to druga kadencja dyrektora dr hab. Andrzeja Gałkowskiego i zgodnie z art. 24 ust. 2 ustawy z dnia 30 kwietnia 2010 r. o instytutach badawczych (Dz. U. z 2015 r. poz. 1095) potrwa 4 lata tj. do dnia 23 września 2019 roku. 

W dniach 7-11 września br. odbyła się Międzynarodowa Konferencja na temat Badań i Zastosowań Plazmy – PLASMA-2015 (w j. ang.: International Conference on Research and Applications of Plasmas) organizowana przez Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Konferencja miała miejsce w Centralnej Bibliotece Rolniczej im. Michała Oczapowskiego w Warszawie.

W konferencji wzięło udział ponad 100 naukowców z takich państw jak: Polska (55 osób), Republika Czeska (8), Włochy (5), Wielka Brytania (5), Francja (5), Kazachstan (5), Niemcy (4), Ukraina (2), USA (2), Iran (2), Szwecja (2), Tajwan (1), Węgry (1), Bułgaria (1), Algieria (1), Łotwa (1), Holandia (1), Hiszpania (1), Estonia (1) i Słowacji (1). Około 30% uczestników stanowiły kobiety.

Program konferencji podzielony był na siedem sesji tematycznych: I Elementary processess and general plasma physics, II Plasmas in tokamaks and stellarators – MCE, III Plasmas generated by laser beams and Inertial Confinement Fusion – ICF, IV Plasmas produced Z-pinch and Plasma-Focus discharges, V Low-temperature and dusty plasma, VI Space plasmas and laboratory astrophysics, VII Plasma diagnostic methods and applications of plasmas.

W każdej sesji wystąpili wykładowcy z wiodących ośrodków badawczych, którzy są uznawani za ekspertów w swojej dziedzinie. Wśród zaproszonych prelegentów znaleźli się m.in.: P. Martin, J. Milovich, J. Pasley, P. Muggli, S. Ratynskaia, J. Sylwester, R. Binghan, M. Chernyshova, S. Almaviva, A. Dinklage, X. Litaudon, G. Matthews, A. Poye, M. van de Sanden, P. Kubes, M. O’Mullane oraz J. Berndt.