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論文

X-ray spectroscopy diagnoses of clusters surviving under prepulses of ultra-intense femtosecond laser pulse irradiation

Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Pikuz, T.; Pikuz, S. A.*; Fortov, V. E.*; 福田 祐仁; 林 由紀雄; Pirozhkov, A. S.; 小瀧 秀行; 下村 拓也; et al.

Laser and Particle Beams, 30(3), p.481 - 488, 2012/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.31(Physics, Applied)

It is shown that various spectroscopic methods based on measurements of X-ray spectra radiated from cluster targets can be used for estimation of the destruction degree of clusters by laser prepulses. These methods allow answering the important issue of preservation of the dense cluster core at the moment of the arrival of the main laser pulse. In addition, they can be used for quantitative estimation of the size of the undestroyed parts of the clusters and also for measuring the temperature and density of the preplasmas produced by the laser prepulses.

論文

The Spectra of the multicharged argon hollow ions; Observation, modeling and using for diagnostics of the early stage of the heating of clusters by a supper high contrast femtosecond laser pulses

Pikuz, T.; Faenov, A.*; Skobelev, I.*; Fortov, V. E.*; Boldarev, A.*; Gasilov, V.*; Chen, L. M.*; Zhang, L.*; Yan, W.*; Yuan, D.*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.181 - 201, 2012/07

 パーセンタイル:100

A study is made of the ultra-short laser pulse irradiation of Ar cluster targets. Experiments have been performed with large cluster sizes and using very high laser contrasts, which have allowed clear and unambiguous observation of exotic inner-shell transitions in near-neutral Ar ions. The interaction of the main laser pulse with the unperturbed target is a necessary requirement for observing these lines. Our measurements are supported by kinetics calculations in which a very detailed atomic model is used. X-ray spectral methods have been proposed to determine the parameters of the appearing plasma at the early stages of its evolution. It has been shown that the spectra of hollow ions are the most informative in the first moments of the heating of a cluster, whereas the diagnostics of the late stages can be performed using the conventional lines of multicharged ions.

論文

Observation and modeling of high resolution spectral features of the inner-shell X-ray emission produced by 10$$^{-10}$$ contrast femtosecond-pulse laser irradiation of argon clusters

Colgan, J.*; Abdallah, J. Jr.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; Skobelev, I. Yu.*; 福田 祐仁; 林 由紀雄; Pirozhkov, A. S.; 川瀬 啓悟*; 下村 拓也; et al.

High Energy Density Physics, 7(2), p.77 - 83, 2011/06

 被引用回数:21 パーセンタイル:22.43(Physics, Fluids & Plasmas)

巨大アルゴンクラスターに超高コントラスト比の極短パルスレーザー照射した場合における、特異的な内殼X線発生について研究を行った。観測されたX線のほぼすべての特性は、非常に厳密な原子モデルを取り込んだキネティックモデル計算によって再現された。すなわち、ほぼ中性状態のアルゴン原子からHe様アルゴンイオンまでの多様なイオン化状態を含むプラズマからX線放射がなされたことを示唆している。ほぼ中性のアルゴン原子からのX線放射は、これまでの中程度のコントラスト比のレーザーを用いた実験では観測されておらず、今回の実験で用いたレーザーのコントラスト比が非常に高かったことを反映している。

論文

Spectroscopic characterization of an ultrashort-pulse-laser-driven Ar cluster target incorporating both Boltzmann and particle-in-cell models

Sherrill, M. E.*; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Dodd, E. S.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹*; 山川 考一; et al.

Physical Review E, 73(6), p.066404_1 - 066404_6, 2006/06

 被引用回数:29 パーセンタイル:18.96(Physics, Fluids & Plasmas)

電子と原子のキネティクスを連立して解くモデルを用いて、極短パルスレーザー照射Arクラスターから発生したK殼X線スペクトル(He$$_alpha$$線)の解析を行った。このモデルでは、非平衡電子エネルギー分布関数はPICコードを用いて生成したものを用いた。その結果、X線は極めて非平衡な状態にある高密度プラズマから発生しており、その時間スケールは約5.7psであることがわかった。また、さらに固体密度に近い10$$^{21}$$cm$$^{-3}$$を超えるイオン密度のクラスタープラズマの生成が可能となった場合には、X線発生のタイムスケールはフェムト秒となることが明らかとなった。

論文

Coupled electron and atomic kinetics through the solution of the Boltzmann equation for generating time-dependent X-ray spectra

Sherrill, M. E.*; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Kilcrease, D. P.*; Dodd, E. S.*; 福田 祐仁; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; et al.

Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 99(1-3), p.584 - 594, 2006/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.7(Optics)

本研究では、電子分布関数が非熱的、かつ、イオンの内部状態が非定常であるような極めて非平衡なプラズマ中における電子と原子のキネティクスを自己無矛盾に解くモデルを開発した。このモデルを用いて、原研100TWレーザーを用いて測定されたArクラスターからのK殼X線スペクトル(He$$_alpha$$線)の解析を行った。

論文

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

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.*; et al.

Laser and Particle Beams, 22(3), p.215 - 220, 2004/07

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。

論文

X-ray radiation of clusters irradiated by ultrafast, high-intensity laser pulses

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.*; et al.

Laser-Generated & Other Lab. X-Ray & EUV Sources (Proceedings of SPIE Vol.5196), p.234 - 243, 2004/00

10$$^{19}$$W/cm$$^2$$を超える強レーザー場中における希ガスクラスターからのX線発生に関する研究を行った。本研究では、レーザープレパルスによるクラスターの破壊を抑制するため、ポッケルスセルを用いてプレパルスを除去し、さらに、特殊ノズルを用いてマイクロメーターサイズの巨大クラスターを発生させた。また、時間依存Bolzmann-KineticモデルによるX線スペクトルのシミュレーションを行い、実験結果を定量的に再現することに成功した。

論文

X-ray study of microdroplet plasma formation under the action of superintense laser radiation

福田 祐仁; 山川 考一; 赤羽 温; 青山 誠; 井上 典洋*; 上田 英樹; Abdallah, J. Jr.*; Csanak, G.*; Faenov, A. Y.*; Magunov, A. I.*; et al.

JETP Letters, 78(3), p.115 - 118, 2003/08

 被引用回数:28 パーセンタイル:21.58(Physics, Multidisciplinary)

マイクロメートルサイズのアルゴンクラスターに対して集光強度10$$^{19}$$W/cm$$^2$$のレーザー光を照射し、発生したX線を測定した。非定常キネティックモデルによって計算された多価イオンからのX線生成量の時間変化は、実験で得られたスペクトルを定性的に説明することができた。

口頭

Inner-shell X-ray emission from high contrast femtosecond-pulse laser irradiation of Ar clusters; Observation and modeling

Colgan, J.*; Abdallah, J. Jr.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.; Skobelev, I.*; 福田 祐仁; 林 由紀雄; Pirozhkov, A. S.; 川瀬 啓悟*; 桐山 博光; et al.

no journal, , 

A study is made of the ultra short laser pulse irradiation of Ar cluster targets. Experiments have been performed with large cluster sizes and using very high laser contrasts, which have allowed clear and unambiguous observation of exotic inner shell transitions in near neutral Ar ions, so called hollow atom transitions. The interaction of the main laser pulse with the unperturbed target is a necessary requirement for observing these lines. Our measurements are supported by kinetics calculations in which a very detailed atomic model is used. The Los Alamos suite of atomic structure and kinetics codes is used to perform the modeling. The calculations predict all of the spectral features found experimentally, and support the notion that the X-ray emission arises from many ion stages of the Ar plasma, from near neutral through He like ions, and from a range of plasma temperatures and densities.

口頭

High-resolution X-ray spectroscopy diagnostics of early heating stage of clusters by high contrast femtosecond laser pulse

Faenov, A.*; Pikuz, T.; Skobelev, I.*; Fortov, V.*; Colgan, J.*; Abdallah, J. Jr.*; 福田 祐仁; 林 由紀雄; Pirozhkov, A. S.; 川瀬 啓悟*; et al.

no journal, , 

A study is made of the ultra-short laser pulse irradiation of Ar and CO$$_{2}$$ cluster targets. Experiments have been performed with large cluster sizes and using a variety of laser pulse durations and laser contrasts. Using very high laser contrasts of the J-KAREN laser facility allowed carrying out clear and unambiguous observation of exotic hollow ions of Ar and inner-shell transitions in near-neutral Ar ions and used them for diagnostics of early heating stage. Observation of asymmetric shapes of spectral lines of Oxygen ions also allowed to do diagnstics of early heating stage of custers irradiated by high contrast ultra-intense fs laser pulses.

口頭

Hollow-atom Al X-ray spectra excited by PW laser pulses in foil and CH-buried targets

Pikuz, S. Jr.*; Wagenaars, E.*; Culfa, O.*; Dance, R.*; Rossall, A.*; Tallents, G.*; Faenov, A.*; K$"a$mpfer, T.*; Schulze, K.*; Uschmann, I.*; et al.

no journal, , 

Aluminum K-shell spectra from solid targets were measured during an experiment at Vulcan Petawatt facility. Laser pulses of very high contrast and 150 J of energy allowed interaction studies between the very high intensive laser field and solid state. Intense emission of exotic spectral lines related to the transitions in Al hollow atoms were observed from Al targets. Specifically for 1.5 micron thin foil target the hollow atom yield dominated the resonance line emission. It is suggested that the hollow atoms were predominantly excited by the impact of keV X-ray photons generated on the front surface of the target. On the contrary, the spectra of aluminum foils buried in several microns of CH demonstrated lower K-shell emission and contained much weaker yield of hollow-atom lines. In this case the laser did not interact directly with aluminum matter, so most probably hollow atoms excited by fast electrons penetrating the target.

口頭

Radiation properties of dense matter pumped by X-ray emission of plasma irradiated by laser intensities over 10$$^{20}$$ W/cm$$^{2}$$

Faenov, A.*; Colgan, J.*; Abdallah, J. Jr.*; Pikuz, S. A.*; Wagenaars, E.*; Booth, N.*; Brown, C. R. D.*; Culfa, O.*; Dance, R.*; Evans, R.*; et al.

no journal, , 

It was demonstrated that Hollow ions exotic states of matter, which are very far from equilibrium, can be formed by conventional optical laser technology when the laser intensity reached 10$$^{20}$$ W/cm$$^{2}$$ and approaches to the radiation dominant regime.

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