Focalisateur de plasma dense

Un focalisateur de plasma dense (en anglais dense plasma focus, abrégé DPF), est un appareil qui, par accélération et compression électromagnétiques, donne naissance à un cordon de plasma à vie courte qui produit, grâce aux températures et densités très élevées qu'il atteint, une abondance de rayonnements multiples. Sa conception, qui date du début des années 1960, est due à la fois à l'Américain J.W. Mather et au Russe N.V. Filippov, qui l'ont inventé parallèlement et indépendamment l'un de l'autre. Une telle compression électromagnétique du plasma est appelée striction. Cet appareil est similaire au canon à plasma (en anglais high-intensity plasma gun device, abrégé HIPGD), qui éjecte du plasma sous forme d'un plasmoïde, mais sans striction. L'anode centrale (2) du plasma focus est connectée à un générateur d'impulsions électriques de haute puissance (fréquemment les condensateurs préalablement chargés d'un générateur de Marx) (5). Une décharge électrique entre anode (2) et cathode (1) se produit alors au sein du gaz sous pression réduite (quelques torrs) remplissant l'enceinte, par claquage le long de l'isolant (4) entourant la base de l'anode. Cette décharge donne naissance à une nappe de courant et de plasma (3) qui prend la forme d'un paraboloïde à symétrie axiale (figure A). Cette nappe, soumise à la force de Laplace produite par l'interaction du courant anode-cathode avec le champ magnétique auquel il donne naissance, progresse rapidement du fond vers l'extrémité supérieure de l'anode (figure B), le processus se déroulant à plusieurs fois la vitesse du son dans le gaz ambiant. Cette première phase est qualifiée de phase de propagation axiale ou simplement phase axiale. Lorsque la nappe dépasse l'extrémité supérieure de l'anode, sa partie centrale se resserre sous l'effet du champ magnétique jusqu'à former un cordon qui la maintient reliée à l'anode (figures C à E). Cette deuxième phase est qualifiée de phase de compression radiale ou simplement phase radiale.