Precision Measurements of X-Ray Spectra for the Diagnosis of Laboratory Astrophysical Plasma

S. N. Ryazantsev; Рязанцев С. Н.; I. Yu. Skobelev; Скобелев И. Ю.; A. P. Kuznetsov; Кузнецов А. П.; R. K. Kulikov; Куликов Р. К.; S. A. Pikuz; Пикуз С. А.

doi:10.31857/S0004629923010085

Прецизионные измерения рентгеновских спектров для диагностики лабораторной астрофизической плазмы

Авторы: Рязанцев С.Н.¹^,2, Скобелев И.Ю.¹^,2, Кузнецов А.П.¹, Куликов Р.К.¹^,2, Пикуз С.А.¹^,2
Учреждения:
1. Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
2. Объединенный институт высоких температур Российской академии наук
Выпуск: Том 100, № 1 (2023)
Страницы: 98-106
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0004-6299/article/view/139058
DOI: https://doi.org/10.31857/S0004629923010085
EDN: https://elibrary.ru/NQAEDT
ID: 139058

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Описана методика достижения высокой точности (относительная погрешность до ≈0.001%) измерения абсолютных значений длин волн спектральных линий многозарядных ионов со средним (Z = 17–25) зарядом ядра, спектры которых могут использоваться для диагностики плазмы в экспериментах по лабораторной астрофизике. Она основана на облучении субнаносекундными лазерными импульсами с интенсивностью 10¹⁵–10¹⁶ Вт/cм² мишеней с многокомпонентным химическим составом, включающих атомы, как со средним, так и с низким Z. Присутствие последних обеспечивает наличие в спектре излучения образующейся лазерной плазмы линий водородоподобных ионов, используемых в качестве реперов. Создан атомно-кинетический код, и проведены расчеты интенсивностей возможных реперных и исследуемых спектральных линий. Рассмотрены принципы подбора материала мишеней, особенности реализации методики на примере фокусирующего спектрометра с пространственным разрешением на базе сферически изогнутых кристаллов слюды и α-кварца и приведены конкретные параметры схем спектрометров и типов мишеней для прецизионного измерения длин волн спектральных линий гелие- и литиеподобных ионов с зарядами ядер Z = 13–25. Полученные в настоящей работе результаты будут использоваться при планировании фундаментальных рентгеноспектральных исследований на создающейся в НИЯУ МИФИ лазерной установке ЭЛЬФ.

Ключевые слова

диагностика плазмы, рентгеновская спектроскопия, лазерная плазма, прецизионные измерения длин волн, многозарядные ионы

Список литературы

С. А. Пикуз, И. Ю. Скобелев, А. Я. Фаенов, Я. С. Лав-риненко, В. С. Беляев, В. Ю. Клюшников, А. П. Матафонов, А. С. Русецкий, С. Н. Рязанцев, А. В. Бахмутова, Теплофизика Высоких Температур 54, 453 (2016).
В. В. Кузенов, С. В. Рыжков, Теплофизика Высоких Температур 59, 492 (2021).
A. Y. Faenov, S. A. Pikuz, A. I. Erko, B. A. Bryunetkin, V. M. Dyakin, G. V. Ivanenkov, A. R. Mingaleev, T. A. Pikuz, V. M. Romanova, T. A. Shelkovenko, Phys. Scr. 50, 333 (1994).
С. Н. Рязанцев, И. Ю. Скобелев, М. Д. Мищенко, С. А. Пикуз, Теплофизика Высоких Температур 58 (2020).
А. Н. Зайдель, Г. В. Островская, Ю. И. Островский Техника и Практика Спектроскопии (Физика и техника спектрального анализа. Библиотека инженера) (Наука, М., 1976).
E. D. Filippov, S. S. Makarov, K. F. Burdonov, W. Yao, G. Revet, J. Béard, S. Bolaños, S. N. Chen, A. Guediche, J. Hare, D. Romanovsky, I. Yu. Skobelev, M. Starodubtsev, A. Ciardi, S. A. Pikuz, J. Fuchs, Sci. Rep. 11, 8180 (2021).
E. D. Filippov, I. Yu. Skobelev, G. Revet, S. N. Chen, B. Khiar, A. Ciardi, D. Khaghani, D. P. Higginson, S. A. Pikuz, J. Fuchs, Matter and Radiation at Extremes 4, 064402 (2019).
I. Y. Skobelev, S. N. Ryazantsev, D. D. Arich, P. S. Brat-chenko, A. Y. Faenov, T. A. Pikuz, P. Durey, L. Doehl, D. Farley, C. D. Baird, K. L. Lancaster, C. D. Murphy, N. Booth, C. Spindloe, P. McKenna, S. B. Hansen, J. Colgan, R. Kodama, N. Woolsey, S. A. Pikuz, Photonics Res. 6, 234 (2018).
S. G. Bochkarev, A. Faenov, T. Pikuz, A. V. Brantov, V. F. Kovalev, I. Skobelev, S. Pikuz, R. Kodama, K. I. Po-pov, V. Yu. Bychenkov, Sci. Rep. 8, 9404 (2018).
C. P. Bhalla, A. H. Gabriel, L. P. Presnyakov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 172, 359 (1975).
А. В. Виноградов, И. Ю. Скобелев, Письма в ЖЭТФ 27, 97 (1978).
A. V. Vinogradov, I. Yu. Skobelev, E. A. Yukov, Zh. Eksp. Teor. Fiz 72, 162 (1977).
А. В. Виноградов, И. Ю. Скобелев, Е. А. Юков, Квантовая Электроника 2, 1165 (1975).
А. В. Виноградов, И. Ю. Скобелев, Е. А. Юков, Физика Плазмы 3, 686 (1977).
E. Oks, E. Dalimier, A. Y. Faenov, P. Angelo, S. A. Pikuz, T. A. Pikuz, I. Y. Skobelev, S. N. Ryazanzev, P. Durey, L. Doehl, D. Farley, C. Baird, K. L. Lancaster, C. D. Mur-phy, N. Booth, C. Spindloe, P. McKenna, N. Neumann, M. Roth, R. Kodama, N. Woolsey, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 50, 245006 (2017).
V. P. Gavrilenko, A. Ya. Faenov, A. I. Magunov, T. A. Pikuz, I. Yu. Skobelev, K. Y. Kim, H. M. Milchberg, Phys. Rev. A (Coll Park) 73, 013203 (2006).
V. S. Belyaev, V. I. Vinogradov, A. S. Kurilov, A. P. Matafonov, V. S. Lisitsa, V. P. Gavrilenko, A. Ya. Faenov, T. A. Pikuz, I. Yu. Skobelev, A. I. Magunov, S. A. Pikuz, Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 78, 703 (2003).
V. A. Boiko, A. V. Vinogradov, S. A. Pikuz, I. Yu. Skobelev, A. Ya. Faenov, Journal of Soviet Laser Research 6, 85 (1985).
В. А. Бойко, В. Г. Пальчиков, И. Ю. Скобелев, А. Я. Фа-енов Спектроскопические Константы Атомов и Ионов (Спектры Атомов с Одним и Двумя Электронами) (Издательство стандартов, М., 1988).
И. Ю. Скобелев, П. А. Лобода, С. В. Гагарин, С. В. Ив-лиев, А. И. 3 Козлов, С. В. Морозов, С.А Пикуз мл., Т. А. Пикуз, В. В. Попова, А. Я. Фаенов, Оптика и Спектроскопия 120, 531 (2016).
M. F. Gu, Can J Phys 86, 675 (2008).
T. A. Pikuz, A. Y. Faenov, A. I. Magunov, I. Y. Skobelev, F. Blasco, C. Stenz, F. Salin, P. Monot, T. Auguste, S. Dobosz, P. d’Oliveira, S. Hulin, M. Bougeard, IEEE International Conference on Plasma Science (edited by G.A. Kyrala, J.-C. J. Gauthier, pp. 14–25, 2001).
M. S. del Rio, L. Alianelli, A. Y. Faenov, T. Pikuz, Phys. Scr. 69, 297 (2004).
G. Hölzer, O. Wehrhan, J. Heinisch, E. Förster, T. A. Pikuz, A. Y. Faenov, S. A. Pikuz, V. M. Romanova, T. A. Shelkovenko, Phys. Scr. 57, 301 (1998).
K. Jungwirth, A. Cejnarova, L. Juha, B. Kralikova, J. Kra-sa, E. Krousky, P. Krupickova, L. Laska, K. Masek, T. Mocek, M. Pfeifer, A. Präg, O. Renner, K. Rohlena, B. Rus, J. Skala, P. Straka, J. Ullschmied, Phys. Plasmas 8, 2495 (2001).
А. П. Кузнецов, В. Н. Деркач, К. Л. Губский, И. Н. Воронич, С. А. Бельков, С. Г. Гаранин, Сборник Научных Трудов IV Международной Конференции Лазерные, плазменные исследования и технологии – ЛАПЛАЗ-2018 (Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” Москва, pp. 439–449, 2018).