Shirokodiapazonnaya rentgenovskaya diagnostika relyativistskoy lazernoy plazmy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проведены абсолютные измерения спектра рентгеновского излучения плазмы, формируемой высокоинтенсивным фемтосекундным лазерным излучением на поверхности твердотельной мишени, в широком диапазоне параметров взаимодействия при варьировании интенсивности и контраста лазерного импульса. Впервые в едином эксперименте получено энергетическое распределение потока квантов из плазмы, создаваемой на металлической мишени, в диапазоне от 0.1 кэВ до 1 МэВ и выше. На основе полученных данных дан анализ физических процессов, протекающих в области взаимодействия. Получены оценки температуры фоновых и горячих электронов плазмы, исследована их роль в генерации потока квантов и эффективности конверсии лазерного излучения в различные диапазоны. Обнаружена тесная связь наблюдаемых результатов с контрастом и пиковой интенсивностью лазерного излучения.

References

  1. I. Yu. Kostyukov, E. A. Khazanov, A. A. Shaikin, A. G. Litvak, and A. M. Sergeev, Bull. Lebedev Phys. Inst. 50, 635 (2023); https://doi.org/10.3103/S1068335623180136.
  2. L. J. Waxer, D. N. Maywar, J. H. Kelly, T. J. Kessler, B. E. Kruschwitz, S. J. Loucks, R. L. McCrory, D. D. Meyerhofer, S. F. B. Morse, C. Stoeckl and J. D. Zuegel, Opt. Photonics News 16, 30 (2005); https://doi.org/10.1364/OPN.16.7.000030.
  3. K. Batani, D. Batani, X. T. He, and K. Shigemori, Matter Radiat. Extremes 7, 013001 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0078895.
  4. O. Renner and F. B. Rosmej Matter, Radiat. Extremes 4, 024201 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5086344.
  5. A. S. Martynenko, S. A. Pikuz, I. Yu. Skobelev et al. (Collaboration), Matter Radiat. Extremes 6, 014405 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0025646.
  6. K. Burdonov, G. Revet, R. Bonito et al. (Collaboration), A&A 642, A38 (2020); https://doi.org/10.1051/0004-6361/202038189.
  7. H. Takabe and Y. Kuramitsu, High Power Laser Sci. Eng. 9, e49 (2021); https://doi.org/10.1017/hpl.2021.35.
  8. Q. Ain, S. Li, M. Mirzaie, and N. A. M. Hafz, IEEE Trans. Nucl. Sci. 65, 2671 (2018); https://doi.org/10.1109/TNS.2018.2869558.
  9. V. G. Nedorezov, S. G. Rykovanov, and A. B. Savel’ev, UFN 191, 1281 (2021); https://doi.org/10.3367/UFNe.2021.03.038960.
  10. A. V. Brantov and V. Y. Bychenkov, Plasma Phys. Rep. 39, 698 (2013); https://doi.org/10.1134/S1063780X13090018.
  11. F. Barbato, S. Atzeni, D. Batani, D. Bleiner, G. Boutoux, C. Brabetz, P. Bradford, D. Mancelli, P. Neumayer, A. Schiavi, J. Trela, L. Volpe, G. Zeraouli, N. Woolsey, and L. Antonelli, Sci. Rep. 9, 18805 (2019); https://doi.org/10.1038/s41598-019-55074-1.
  12. P. Gibbon and E Forster, Plasma Phys. Control. Fusion 38, 769 (1996); https://doi.org/10.1088/0741-3335/38/6/001.
  13. F.N. Beg, A.R. Bell, A.E. Dangor, C.N. Danson, A. P. Fews, M. E. Glinsky, B. A. Hammel, P. Lee, P. A. Norreys, and M. Tatarakis, Phys. Plasmas 4, 447 (1997); https://doi.org/10.1063/1.872103.
  14. G. Malka, E. Lefebvre, and J. L. Miquel, Phys. Rev. Lett. 78, 3314 (1997); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3314.
  15. F. Brunel, Phys. Rev. Lett. 59, 52 (1987); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.59.52.
  16. S. Singh, C. D. Armstrong, N. Kang et al. (Collaboration), Plasma Phys. Control. Fusion 63, 035004 (2021); https://doi.org/10.1088/1361-6587/abcf7e.
  17. B. Borm, D. Khaghani, and P. Neumayer, Phys. Plasmas 26, 023109 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5081800.
  18. S. Z. Yi, J. Q. Dong, L. Jiang, Q. S. Huang, E. F. Guo, and W. Z. S. Matter, Radiat. Extremes 7, 015902 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0062758.
  19. F. Dorchies, K. Ta Phuoc, and L. Lecherbourg, Struct. Dyn. 10, 054301 (2023); https://doi.org/10.1063/4.0000202.
  20. S. Ter-Avetisyan, L. Romagnani, M. Borghesi, M. Schnurer, and P. V. Nickles, Nucl. Instrum. Meth. Sec. A 623, 709 (2010); https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.02.094.
  21. S. S. Harilal, M. C. K. K. Anoop, R. C. Rev. Mod. Phys. Phillips, D. H. Froula, Issac, and F. N. Beg, 94, 035002 (2022); https://doi.org/10.1103/RevModPhys.96.019901.
  22. D. R. Rusby, C. D. Armstrong, C. M. Brenner, R. J. Clarke, P. McKenna, and D. Neely, Rev. Sci. Instrum. 89, 073502 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5019213.
  23. K. A. Ivanov, S. A. Shulyapov, A. A. Turinge, A. V. Brantov, D. S. Uryupina, R. V. Volkov, A. V. Rusakov, R. M. Djilkibaev, V. G. Nedorezov, V. Yu. Bychenkov, and A. B. Savel’ev, Contrib. Plasma Phys. 53, 116 (2013); https://doi.org/10.1002/ctpp.201310023.
  24. S. Yi, H. Du, H. Si, Y. Yu, J. Xiong, and Z. Wang, Photonics 10, 1054 (2023); https://doi.org/10.3390/photonics10091054.
  25. R. J. Clarke, P. T. Simpson, S. Kar, J. S. Green, C. Bellei, D. C. Carroll, B. Dromey, S. Kneip, K. Markey, P. McKenna, W. Murphy, S. Nagel, L. Willingale and M. Zepf, Nucl. Instrum. Meth. Sec. A 585, 117 (2008); https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.11.015.
  26. X. Llopart, J. Alozy, R. Ballabriga, M. Campbell, R. Casanova, V. Gromov, E. H. M. Heijne, T. Poikela, E. Santin, V. Sriskaran, L. Tlustos, and A. Vitkovskiy, J. Inst. 17, C01044 (2022); https://doi.org/10.1088/1748-0221/17/01/C01044.
  27. K. Sakhatskyi, B. Turedi, G. J. Matt, E. Wu, A. Sakhatska, V. Bartosh, M. N. Lintangpradipto, R. Naphade, I. Shorubalko, O. F. Mohammed, S. Yakunin, O. M. Bakr, and M. V. Kovalenko, Nature Photon. 17, 510 (2023); https://doi.org/10.1038/s41566-023-01207-y.
  28. K. A. Ivanov, I. N. Tsymbalov, A. M. Lapik, A. L. Polonsky, A. V. Rusakov, A. A. Turinge, O. P. Ivanov, A. B. Savel’ev-Trofimov, and V. G. Nedorezov. Phys. Part. Nuclei 49, 581 (2018); https://doi.org/10.1134/S1063779618040305.
  29. A. Jullien, O. Albert, F. Burgy, G. Hamoniaux, J.-P. Rousseau, J.-P. Chambaret, F. Auge-Rochereau, G. Cheriaux, J. Etchepare, N. Minkovski, and S. M. Saltiel, Opt. Lett. 30, 920 (2005); https://doi.org/10.1364/OL.30.000920.
  30. A. A. Kologrivov, A. A. Rupasov, and G. V. Sklizkov, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 916, 313 (2019); https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.201.
  31. A. Zavorotnyi and A. Savel’ev, J. Instrum. 18, P03042 (2023); https://doi.org/10.1088/1748-0221/18/03/P03042.
  32. K. A. Ivanov, S. A. Shulyapov, P. A. Ksenofontov, I. N. Tsymbalov, R. V. Volkov, A. B. Savel’ev, A. V. Brantov, V. Yu. Bychenkov, A. A. Turinge, A. M. Lapik, A. V. Rusakov, R. M. Djilkibaev, and V. G. Nedorezov, Phys. Plasmas 21, 093110 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4896348.
  33. K. A. Ivanov, I. N. Tsymbalov, S. A. Shulyapov, D. A. Krestovskikh, A. V. Brantov, V. Yu. Bychenkov, R. V. Volkov, and A. B. Savel’ev, Phys. Plasmas 24, 063109 (2017); http://dx.doi.org/10.1063/1.4986101.
  34. M. Schnurer, R. Nolte, T. Schlegel, M. P. Kalachnikov, P. V. Nickles, P. Ambrosi, and W. Sandner, J. Phys. B 30, 4653 (1997); https://doi.org/10.1088/0953-4075/30/20/025.
  35. D. Giulietti and L. A. Gizzi, Riv. Nuovo Cim. 21, 1 (1998); https://doi.org/10.1007/BF02874624.
  36. W. Lisowski, A. H. J. van Den Berg, L. J. Hanekamp, and A. van Silfhout, Surf. Interface Anal. 19, 93 (1992); https://doi.org/10.1002/sia.740190121.
  37. G. H. McCall, J. Phys. D 15, 823 (1982); https://doi.org/10.1088/0022-3727/15/5/012.
  38. C. Zulick, B. Hou, F. Dollar, A. Maksimchuk, J. Nees, A. G. R. Thomas, Z. Zhao, and K. Krushelnick, New J. Phys. 15, 123038 (2013); https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/12/123038.
  39. D. Batani and A. Morace, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 623, 699 (2010); https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.02.096.
  40. V. M. Gordienko, I. M. Lachko, P. M. Mikheev, A. B. Savel’ev, D. S. Uryupina, and R. V. Volkov, Plasma Phys. Control. Fusion 44, 2555 (2002); https://doi.org/10.1088/0741-3335/44/12/305.
  41. K. Wharton, S. Hatchett, S. Wilks, M. Key, J. Moody, V. Yanovsky, A. Offenberger, B. Hammel, M. Perry, and C. Joshi, Phys. Rev. Lett. 81, 822 (1998); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.822.
  42. M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, and R. W. Falcone, Phys. Rev. Lett. 63, 339 (1989); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.339.
  43. Ch. Reich, P. Gibbon, I. Uschmann, and E. Forster, Phys. Rev. Lett. 84, 4846 (2000); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.4846.
  44. P. K. Singh, Y. Q. Cui, A. Adak, A. D. Lad, G. Chatterjee, P. Brijesh, Z. M. Sheng, and G. R. Kumar, Sci. Rep. 5, 17870 (2016); https://doi.org/10.1038/srep17870.
  45. M. Gambari, R. Clady, L. Videau, O. Uteza, A. Ferre, and M. Sentis, Sci. Rep. 11, 23318 (2021); https://doi.org/10.1038/s41598-021-02585-5.
  46. Y. Azamoum, V. Tcheremiskine, R. Clady, A. Ferre, L. Charmasson, O. Uteza, and M. Sentis, Sci. Rep. 8, 4119 (2018); https://doi.org/10.1038/s41598-018-22487-3.
  47. Z. Y. Ge, W. Yu, H. B. Zhuo, C. T. Zhou, Y. Y. Ma, X. H. Yang, T. P. Yu, D. B. Zou, S. X. Luan, Y. Yin, F. Q. Shao and X. J. Peng, Phys. Plasmas 20, 073301 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4813254.
  48. L. M. Chen, M. Kando, M. H. Xu, Y. T. Li, J. Koga, M. Chen, H. Xu, X. H. Yuan, Q. L. Dong, Z. M. Sheng, S. V. Bulanov, Y. Kato, J. Zhang, and T. Tajima, Phys. Rev. Lett. 100, 045004 (2008); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.045004.
  49. X. Liu and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 69, 1935 (1992); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.1935.
  50. V. Yu. Bychenkov, W. Rozmus, V. T. Tikhonchuk, and A. V. Brantov, Phys. Rev. Lett. 75, 4405 (1995); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.4405.
  51. M. Sherlock, A. R. Bell, R. J. Kingham, A. P. L. Robinson, and R. Bingham, Phys. Plasmas 14, 102708 (2007); https://doi.org/10.1063/1.2774821; https://doi.org/10.1063/1.277482130.
  52. O.N. Rosmej, Z. Samsonova, S. Hofer et al. (Collaboration), Phys. Plasmas 25, 083103 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5027463.
  53. N. Higashi, N. Iwata, T. Sano, K. Mima, and Y. Sentoku, Phys. Rev. E 105, 055202 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevE.105.055202.
  54. J. J. Honrubia, C. Alfonsin, L. Alonso, B. Perez, and J. A. Cerrada, Laser Part. Beams 24, 217 (2006); https://doi.org/10.1017/S0263034606060319.
  55. W. Rozmus and V. T. Tikhonchuk, Phys. Rev. A 42, 7401 (1990); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.42.7401.
  56. M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, and R. W. Falcone, Phys. Fluids B 3, 2409 (1991); https://doi.org/10.1063/1.859611.
  57. K. A. Ivanov, I. M. Gavrilin, R. V. Volkov, S. A. Gavrilov, and A. B. Savel’ev, Laser Phys. Lett. 18, 075401 (2021); https://doi.org/10.1088/1612-202X/ac034a.
  58. D. Drouin, A. R. Couture, D. Joly, X. Tastet, V. Aimez, and R. Gauvin, Scanning 29, 92 (2007); https://doi.org/10.1002/sca.20000.
  59. T. Higashiguchi, C. Rajyaguru, S. Kubodera, W. Sasaki, N. Yugami, T. Kikuchi, S. Kawata, and A. Andreev, App. Phys. Lett. 86, 231502 (2005); https://doi.org/10.1063/1.1947890.
  60. P. W. Wachulak, A. Bartnik, H. Fiedorowicz, P. Rudawski, R. Jarocki, J. Kostecki, and M. Szczurek, Nucl. Instrum. Methods B 268, 1692 (2010); https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.02.002.
  61. G. Arai, H. Hara, T. Hatano, T. Ejima, W. Jiang, H. Ohashi, S. Namba, A. Sunahara, A. Sasaki, M. Nishikino, G. O’Sullivan, and T. Higashiguchi, Opt. Express 26, 27748 (2018); https://doi.org/10.1364/OE.26.027748.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».