利用自由电子激光飞秒 X 射线脉冲观测超快固体密度等离子体动力学
等离子体物理
2018-09-19 v1
摘要
短脉冲高强度激光与固体相互作用的复杂物理迄今为止很难通过实验触及。由于缺少探测复杂电子动力学和竞争不稳定性的实验能力，这阻碍了紧凑型基于激光的下一代次级辐射源的发展，例如用于肿瘤治疗的[Bulanov2002,ledingham2007]、实验室天体物理的[Remington1999,Bulanov2015]以及聚变的[Tabak2014]。目前，激光-固体相互作用期间在纳米和飞秒尺度发生的基本等离子体动力学只能由模拟阐明。在此我们通过实验表明，飞秒 X 射线自由电子激光脉冲的小角 X 射线散射为在固体密度下 intense 短脉冲激光等离子体相互作用的直接原位表征提供了新能力，可实现纳米空间与飞秒时间分辨率的同步，直接验证了短脉冲高强度激光辐照固体密度靶期间电子密度动力学的数值模拟。对于激光驱动光栅靶，我们测量了固体密度等离子体膨胀并观察到由于等离子体膨胀在预刻光栅前生成瞬态光栅结构，这是一种迄今未知的效果。我们期望我们的结果将为新型时间分辨研究铺平道路，指导未来从固体靶驱动的激光驱动粒子和光子源的发展。
引用
@article{arxiv.1801.08404,
title = {Observation of ultrafast solid-density plasma dynamics using femtosecond X-ray pulses from a free-electron laser},
author = {Thomas Kluge and Melanie Rödel and Josefine Metzkes and Alexander Pelka and Alejandro Laso Garcia and Irene Prencipe and Martin Rehwald and Motoaki Nakatsutsumi and Emma E. McBride and Tommy Schönherr and Marco Garten and Nicholas J. Hartley and Malte Zacharias and Arthur Erbe and Yordan M. Georgiev and Eric Galtier and Inhyuk Nam and Hae Ja Lee and Siegfried Glenzer and Michael Bussmann and Christian Gutt and Karl Zeil and Christian Rödel and Uwe Hübner and Ulrich Schramm and Thomas E. Cowan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.08404},
year = {2018}
}