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Generation of X-rays and energetic ions from superintense laser irradiation of micron-sized Ar clusters

超高強度レーザー照射ArクラスターからのX線と高速イオンの発生

福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; 岸本 泰明; 山川 考一; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Y.*; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Boldarev, A. S.*; Gasilov, V. A.*

Fukuda, Yuji; Akahane, Yutaka; Aoyama, Makoto; Inoue, Norihiro*; Ueda, Hideki; Kishimoto, Yasuaki; Yamakawa, Koichi; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Y.*; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Boldarev, A. S.*; Gasilov, V. A.*

マイクロメートルサイズのArクラスターに高強度レーザー(レーザー強度=10$$^{19}$$W/cm$$^2$$,パルス幅=30fs)を照射することによって発生したプラズマからの高分解能X線スペクトルを測定した。発生したHe$$_{alpha1}$$($$lambda$$=3.9491$AA , 3.14keV)$のフォトン数は、2$$times$$10$$^8$$photons/pulseであり、固体ターゲット照射時に匹敵するフォトン数であることが明らかになった。X線スペクトル測定と同時に、発生した高速多価イオンのエネルギー分布を測定した。発生した多価イオンの平均エネルギーは、約800keVであった。コントラスト比の高いレーザーパルスによって発生した高速電子はクラスターターゲットのisochoric heatingを可能にし、より高い価数のイオン生成、及び、He$$_{alpha1}$$線強度の増大をもたらすことが明らかとなった。

High resolution K-shell spectra of a plasma created by superintense laser irradiation of micron-sized Ar clusters have been measured with an intensity above 10$$^{19}$$ W/cm$$^2$$ and a pulse duration of 30 fs. The total photon flux of 2$$times$$10$$^8$$ photons/pulse was achieved for He$$_{alpha1}$$ resonant line of Ar ($$lambda$$=3.9491 AA , 3.14 keV). In parallel with X-ray measurements, energy distributions of emitted ions have been measured. The multiply-charged ions with kinetic energies up to 800 keV were observed. It is found that hot electrons produced by high contrast laser pulses allow the isochoric heating of clusters and shift the ion balance towards the higher charge states, which enhances both the X-ray line yield of the He-like argon ion and the ion kinetic energy.

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