高对比度激光-物质相互作用下 keV 热近固体密度等离子体状态的产生
等离子体物理
2018-08-15 v1 高能物理 - 实验
摘要
我们给出了在相对论强度高对比度激光脉冲与平面金属箔相互作用期间产生的具有 keV 体电子温度和近固体电子密度的超高能量密度等离子体状态的实验证据。体电子温度和密度已使用 X 射线光谱工具测量；穿过靶的超速电子的温度由测得的轫致辐射谱确定；逃逸电子使用磁谱仪探测。测得的电子能量分布与粒子在胞（PIC）模拟结果吻合良好。对轫致辐射谱的分析和逃逸电子的测量结果表明，在高激光对比度情况下热电子产生受到抑制。通过应用覆盖有纳米薄 Fe 层的 Ti 箔，我们证明了所产生的 keV 热致密等离子体的厚度不超过 150 nm。基于宽范围双温状态方程、所有输运和光学性质的宽范围描述、电离、电子和辐射加热、等离子体膨胀以及用于描述激光吸收的描述麦克斯韦方程（含宽范围介电常数）的初步流体动力学模拟结果与实验结果高度一致。根据这些模拟，keV 热体电子的产生是由具有近固体阶跃状电子密度轮廓的等离子体中激光脉冲吸收的类碰撞机制引起的。首先沉积到纳米薄趋肤层中的激光能量随后由电子热导率传输到靶深处。该情形与超速电子产生的能量沉积的体积性特征相反。
引用
@article{arxiv.1804.07649,
title = {Generation of keV hot near-solid density plasma states at high contrast laser-matter interaction},
author = {O. N. Rosmej and Z. Samsonova and S. Höfer and D. Kartashov and C. Arda and D. Khaghani and A. Schoenlein and S. Zähter and A. Hoffmann and R. Loetzsch and I. Uschmann and M. E. Povarnitsyn and N. E. Andreev and L. P. Pugachev and M. C. Kaluza and C. Spielmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.07649},
year = {2018}
}
备注
15 pages, 10 figures