Microdroplet evolution induced by a laser pulse

レーザー照射によって誘起されるマイクロドロップレットのダイナミクス

Smirnov, M. B.*; Skobelev, I. Y.*; Magunov, A. I.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 福田 祐仁; 山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹

Smirnov, M. B.*; Skobelev, I. Y.*; Magunov, A. I.*; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; Fukuda, Yuji; Yamakawa, Koichi; Akahane, Yutaka; Aoyama, Makoto; Inoue, Norihiro*; Ueda, Hideki

高強度レーザーと10-10個の原子から構成される巨大クラスター(マイクロドロップレット)との相互作用について検討を行った。巨大クラスターの大きさは、レーザー波長に匹敵する大きさである。高強度レーザーパルス照射によって誘起される巨大クラスターのダイナミクスを記述するモデルを開発し、レーザーパルス通過後に起こるさまざまな過程を解析した。その結果、巨大クラスタープラズマは過熱状態にあることが理論的に示された。すなわち、プラズマの温度は、プラズマ中の多価イオンのイオン化ポテンシャルにほぼ等しいことがわかった。また、巨大クラスタープラズマのパラメータは、レーザーパルスの形状やパルス幅に依存しないことがわかった。これら理論的結果は、日本原子力研究所100TWレーザーのパラメータをさまざまに変化させながら行った(パルス幅:30-500fs,レーザー強度:610-210W/cm)巨大クリプトンクラスターと巨大キセノンクラスターからのX線測定実験によって支持された。

Interaction between high-power ultrashort laser pulse and giant clusters (microdroplets) consisting of 10 to 10 atoms is considered. The microdroplet size is comparable to the laser wavelength. A model of the evolution of a microdroplet plasma induced by a high-power laser pulse is developed, and the processes taking place after interaction with the pulse are analyzed. It is shown theoretically that the plasma is superheated: its temperature is approximately equal to the ionization potential of an ion having a typical charge. The microdroplet plasma parameters are independent of the pulse shape and duration. The theoretical conclusions are supported by experimental studies of X-ray spectra conducted at JAERI, where a 100-terawatt Ti-sapphire lasersystem was used to irradiate krypton and xenon microdroplets by laser pulses with pulse widths of 30 to 500 fs and intensities of 610 to 210 W/cm.