Studies of ion fluxes emitted from picosecond and nanosecond laser-produced plasmas

Badziak, J.; Parys, P.; Wołowski, J.; Woryna, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Studies of ion fluxes emitted from picosecond and nanosecond laser-produced plasmas

Autorzy

Badziak J. , Parys P. , Wołowski J. , Woryna E.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Języki publikacji

Abstrakty

Energetic ions emitted from plasmas produced by the interaction of intense laser pulses with solid targets are currently a subject of growing interest due to the possibility of unique applications in accelerator technology, nuclear physics, material science and medicine. Depending on the kind of application, different parameters of the ion fluxes are required, and various conditions of laser-target interaction must be considered. In this paper, selected results of our recent studies of ion emission from plasmas produced by laser pulses of duration from ~ 1 ps to ~ 1 ns and of intensities from 10^10 W/cm^2 to 10^17 W/cm^2 are reviewed. The characteristics of both heavy ion fluxes emitted from massive high-Z targets and proton beams generated from thin foil targets of various structures are presented. Some basic properties of ion fluxes produced in various experimental conditions are discussed. The effect of external magnetic field on the ion emission is demonstrated.

Słowa kluczowe

plasma production by laser ion emission ion density plasma density current density energic ion flux emission external magnetic field picosecond laser produced plasma nuclear physics

wytwarzanie plazmy przy użyciu lasera strumień jonów emisja jonów gęstość jonowa gęstość plazmy pole magnetyczne zewnętrzne laser impulsowy pikosekundowy i nanosekundowy

Wydawca

Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN

Czasopismo

Journal of Technical Physics

Rocznik

2004

Tom

Vol. 45, no 1

Strony

3--20

Opis fizyczny

Bibliogr. 52 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Badziak J.

badziak@ifpilm.waw.pl

Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, Hery St. 23, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Parys P.

Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, Hery St. 23, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Wołowski J.

Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, Hery St. 23, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Woryna E.

Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, Hery St. 23, 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

1. W.I. LINLOR, Appl. Phys. Lett., 3, 210, 1963.
2. D. LICHTMAN, J.F. READY, Phys. Rev. Lett., 10, 342, 1963.
3. S.J. GITOMER, R.D. JONES, F. BEGAY, A.W. EHLER, J.F. KEPHART, R. KRISTAL, Phys. Fluids, 29, 2679, 1986, and references therein.
4. D.R. BACH, D.E. CASPERSON, D.W. FORSLUND, S.J. GITOMER, P.D. GOLDSTONE, A. HAUER, J.M. KINDEL, G.A. KYRALA, K.B. MITCHELL, D.B. VAN HULSTEYN, A.H. WILLIAMS, Phys. Rev. Lett., 50, 2082, 1983.
5. H. HASEROTH, C.E. HILL, Rev. Sci. Instrurn., 67, 1328, 1996.
6. F.P. BOODY, R. HOPFL, H. HORA, Laser Part. Beams, 14, 443, 1996.
7. W. MROZ, P. PARYS, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, L. LASKA, K. MASEK, K. ROHLENA, J. COLLIER, H. HASEROTH, H. KUGLER, K.L. LANGBEIN, O.B. SHAMAEV, B.Yu. SHARKOV, A.V. SHUMSHUROV, Fusion Engineering and Design, 32-33, 425, 1996.
8. L. LASKA, J. KRASA, K. MASEK, M. PFEIFER, K. ROHLENA, B. KRALIKOVA, J. SKALA, P. STRAKA, E. WORYNA, P. PARYS, J. WOLOWSKI, W. MROZ, H. HASEROTH, A. GOLUBEV, B. SHARKOV, G. KORSCHINEK, Rev. Sci. Instrum., 69, 1072, 1998.
9. E. WORYNA, J. WOLOWSKI, B. KRALIKOVA, J. KRASA, L. LASKA, M. PFEIFER, K. ROHLENA, J. SKALA, V. PERINA, F.P. BOODY, R. HOPFL, H. HORA, Rev. Sci. Instrum., 71, 949, 2000.
10. G. MOUROU, Appl. Phys., B 65, 205, 1997.
11. K. YAMAKAWA, M. AOYAMA, S; MATSUOKA, H. TAKUMA, C.P.J. BARTY, D.N. FITTINGHOFF, Opt. Lett., 23, 525, 1998.
12. J. ZWEIBACK, T.E. COWAN, R.A. SMITH, J.H. HARTLEY, R. HOWELL, C.A. STEINKE, G. HAYS, K.B. WHARTON, J.K. CRANE, T. DITMIRE, Phys. Rev. Lett., 85, 3640, 2000.
13. S.P. HATCHETT, C.G. BROWN, T.E. COWAN, E.A. HENRY, J.S. JOHNSON, M.H. KEY, J.A. KOCH, A.B. LANGDON, B.F. LASINSKI, R.W. LEE, A.J. MACKINNON, D.M. PENNINGTON, M.D. PERRY, T.W. PHILLIPS, M. ROTH, T.C. SANGSTER, M.S. SINGH, R.A. SNAVELY, M.A. STOYER, S.C. WILKS, K. YASUIKE, Phys. Plasmas, 7, 2076, 2000.
14. J. RALOPF, Science News, 156, 257, 1999.
15. M.I.K. SANTALA, M. ZEPF, F.N. BEG, E.L. CLARK, A.E. DANGOR, K. KRUSHELNICK, M. TATARAKIS, I. WATTS, K.W.D. LEDINGHAM, T. McCANNY, I. SPENCER, A.C. MACHACEK, R. ALLOTT, R.J. CLARKE, P.A. NORREYS, Appl. Phys. Lett., 78, 19, 2001.
16. K. NEMOTO, A. MAKSIMCHUK, S. BANERJEE, K. FLIPPO, G. MOUROU, D. UMSTADTER, V.Yu. BYCHENKOV, Appl. Phys. Lett., 78, 595, 2001.
17. D.S. GEMMEL, Rev. Mod. Phys., 46, 129, 1974.
18. M. ROTH, T.E. COWAN, M.H. KEY, S.P. HATCHETT, C. BROWN, W. FOUNTAIN, J. JOHNSON, D.M. PENNINGTON, R.A. SNAVELY, S.C. WILKS, K. YASUIKE, H. RUHL, F. PEGORARO, S.V. BULANOV, E.M. CAMPBELL, M.D. PERRY, H. POWELL, Phys. Rev. Lett., 86, 436, 2001.
19. L. DISDIER, J-P. GARCONNET, G. MALKA, J-L. MIQUEL, Phys. Rev. Lett., 82, 1454, 1999.
20. A.P. FEWS, P.A. NORREYS, F.N. BEG, A.R. BELL, A.E. DANGOR, C.N. LEE, S.J. ROSE, Phys. Rev. Lett., 73, 1801, 1994.
21. A. MAKSIMCHUK, S. Gu, K. FLIPPO, D. UMSTADTER, Phys. Rev. Lett., 84, 4108, 2000.
22. E.L. CLARK, K. KRUSHELNICK, J.R. DAVIES, M. TATARAKIS, P.N. BEG, A. MACHACEK, P.A. NORREYS, M.I.K. SANTALA, I. WATTS, A.E. DANGOR, Phys. Rev. Lett., 84, 670, 2000.
23. R.A. SNAVELY, M.H. KEY, S.P. HATCHETT, T.E. COWAN, M. ROTH, T.W. PHILLIPS, M.A. STOYER, E.A. HENRY, T.C. SANGSTER, M.S. SINGH, S.C. WILKS, A. OFFENBERGER, D.M. PENNINGTON, K. YASUIKE, A.B. LANGDON, B.F. LASINSKI, J. JOHNSON, M.D. PERRY, E.M. CAMPBELL, Phys. Rev. Lett., 85, 2945, 2000.
24. A.J. MACKINNON, M. BORGHESI, S. HATCHETT, M.H. KEY, P.K. PATEL, H. CAMPBELL, A. SCHIAVI, R. SNAVELY, S.C. WILKS, AND O. WILLI, Phys. Rev. Lett., 86, 1769, 2001.
25. M. ZEPF, E.L. CLARK, K. KRUSHELNICK, F.N. BEG, C. ESCODA, A.E. DANGOR, M.I.K. SANTALA, M. TATARAKIS, I.F. WATTS, P.A. NORREYS, R.J. CLARKE, J.R. DAVIES, M.A. SINCLAIR, R.D. EDWARDS, T.J. GOLDSACK, I. SPENCER, K.W.D. LEDINGHAM, Phys. Plasmas, 8, 2323, 2001.
26. J. BADZIAK, E. WORYNA, P. PARYS, K.Yu. PLATONOV, S. JABLONSKI, L. RYC, A.B. VANKOV, J. WOLOWSKI, Phys. Rev. Lett., 87, 215001, 2001.
27. Y. MURAKAMI, Y. KITAGAWA, Y. SENTOKU, M. MORI, R. KODAMA, K.A. TANAKA, K. MIMA, T. YAMANAKA, Phys. Plasmas, 8, 4138, 2001.
28. J. BADZIAK, E. WORYNA, P.PARYS, J. WOLOWSKI, K. PLATONOV, A.B. VANKOV, J. Appl. Phys., 91, 5504, 2002.
29. A.J. MACKINNON, Y.SENTOKU, P.K. PATEL, D.W. PRICE, S.HATCHETT, M.H. KEY, C. ANDERSEN, R. SNAVELY, R.R. FREEMAN, Phys, Rev. Lett., 88, 215006, 2002.
30. S.C. WILKS, A.B.LANGDON, T. E. COWAN, M. ROTH, M. SINGH, S. HATCHHETT, M. H. KEY, D. PENNINGTON, A. MACKINNON, R.A. SNNAVELY, Phys. Plasmas, 8, 542, 2001.
31. A. PUKHOV, Phys. Rev. Lett., 86, 3562, 2001.
32. J. BADZIAK, S.A. CHIZHOV, A.A. KOZLOV, J. MAKOWSKI, M. PADUCH, K. TOMASZEWSKI, A.B. VANKOV, V.E. YASHIN, Opt. Commun., 134, 495, 1997.
33. E. WORYNA, P. PARYS, J. WOLOWSKI, W. MROZ, Laser Part. Beams, 14, 293, 1996.
34. J. BADZIAK, E. WORYNA, P. PARYS, K.Yu. PLATONOV, S. JABLONSKI, L. RYC, A.B. VANKOV, J. WOLOWSKI, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., A 498, 503, 2003.
35. E. WORYNA, P. PARYS, J. WOLOWSKI, L. LASKA, J. KRASA, K. MASEK, M. PFEIFER, B. KRALIKOVA, J. SKALA, P. STRAKA, K. ROHLENA, Appl. Phys. Lett., 69, 1547, 1996.
36. J. WOLOWSKI, J. BADZIAK, P.P. BOODY, H. HORA, V. HNATOWICZ, K. JUNGWIRTH, J. KRASA, L. LASKA, P. PARYS, V. PERINA, M. PFEIFER, K. ROHLENA, L. RYC, J. ULLSCHMIED, E. WORYNA, Plasma Phys. Control. Fusion, 44, 1277, 2002.
37. D.D. MEYERHOFER,H. CHEN, J.A. DELLETREZ, B. SOOM, S. UCHIDA, B. YAAKOBI, Phys. Fluids, B 5, 2583, 1993.
38. G. GUETHLEIN, M.E. FORD, D. PRICE, Phys. Rev. Lett., 77, 1055, 1996.
39. J. BADZIAK, A.A. KOZLOV, J. MAKOWSKI, P. PARYS, L. RYC, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, A.B. VANKOV, Laser Part. Beams, 47, 323, 1999.
40. A.G. ZHIDKOV, A. SASAKI, T. TAJIMA, T. AUGUSTE, P. D'OLIVERA, S. HULIN, P. MONOT, A.Yu. FAENOV, T.A. PIKUZ, I.Yu. SKOBELEV, Phys. Rev., E 60, 3273, 1999.
41. E.L. CLARK, K. KRUSHELNICK, M. ZEPF, F.N. BEG, M. TATARAKIS, A. MACHACEK, M.I.K. SANTALA, I. WATTS, P.A. NORREYS, A.E. DANGOR, Phys. Rev. Lett., 85, 1654, 2000.
42. J. BADZIAK, J. MAKOWSKI, P. PARYS, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, A.B. VANKOV, Appl. Phys. Lett., 78, 1823, 2001.
43. J. BADZIAK, P. PARYS, A.B. VANKOV, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, Appl. Phys. Lett., 79, 21, 2001.
44. J. BADZIAK, J. MAKOWSKI, P. PARYS, L. RYC, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, A.B. VANKOV, J. Phys. D: Appl. Phys., 34, 1885, 2001.
45. J. WOLOWSKI, J. BADZIAK, J. KRASA, L. LASKA, P. PARYS, K. ROHLENA, E. WORYNA, Plasma Sources Sci. Technol., 11, 173, 2002.
46. M. HEGELICH, S. KARSCH, G. PRETZLER, D. HABS, K. WITTE, W. GUENTHER, M. ALLEN, A. BLAZEVIC, J. FUCHS, J.C. GAUTHIER, M. GEISSEL, P. AUDEBERT, T. COWAN, M. ROTH, Phys. Rev. Lett., 89, 085002, 2002.
47. H. HORA, J. BADZIAK, F.P. BOODY, R. HOPFL, K. JUNGWIRTH, B. KRALIKOVA, J. KRASA, L. LASKA, P. PARYS, V. PERINA, M. PFEIFER, K. ROHLENA, J, SKALA, J. ULLSCHMID, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, Opt. Commun., 207, 333, 2002.
48. J. BADZIAK, H. HORA, E. WORYNA, S. JABLONSKI, L.LASKA, P. PARYS, K. ROHLENA, J. WOLOWSKI, Phys. Lett. A., 315, 452, 2003.
49. R. FABBRO, C. MAX, E. FABRE, Phys. Fluids, 28, 1463, 1985.
50. M. BUSQUET, Phys. Rev., B 25, 2302, 1982.
51. M.M. MURNANE, H.C. KAPTEYN, S.P. GORDON, R.W. FALCONE, Appl. Phys., B 58, 261, 1994.
52. S. GAMMINO, G. CIAVOLA, L. TORRISI, L. CELONA, J. WOLOWSKI, E. WORYNA, P. PARYS, L.LASKA, J. KRASA, G.D. SHIRKOV, Rev Sci. Instrum., 73, 650, 2000.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BAT5-0004-0036