Генерация рентгеновского излучения и ускорение заряженных частиц при воздействии мощного фемтосекундного лазерного импульса на массив микро- и наностолбиков

Автор: | 27.10.2022

К. А. Иванов, И. М. Мордвинцев, Ю. В. Каргина, С. А. Шуляпов, И. Н. Цымбалов, И. В. Божьев, Р. В. Волков, В. Ю. Тимошенко, А. Б. Савельев

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет
  • Центр квантовых технологий МГУ им. М. В. Ломоносова
Аннотация: Исследовано влияние масштаба столбиков на структурированной поверхности кремниевой мишени на параметры плазмы, формируемой при воздействии на мишень высококонтрастного фемтосекундного лазерного импульса с интенсивностью 2 × 1018 Вт/см2. Показано, что облучение мишени со столбиками субволнового размера (~100 нм в диаметре) обеспечивает значительный (до 250 кэВ) прирост температуры горячих электронов плазмы и их числа по сравнению с получаемыми в случае плоской мишени. Обнаружено, что при этом выход жесткого рентгеновского излучения увеличивается в несколько раз. Наблюдаемый эффект может быть связан с повышенным поглощением и движением частиц в сложном поле вблизи плазменных неоднородностей. Продемонстрировано, что наличие столбиков с характерным размером ~1 мкм способствуют росту эффективности генерации многозарядных ионов кремния. Полученный результат, по-видимому, связан с проникновением излучения между столбиками и со столкновительной ионизацией частиц по мере их пролета в вакуум из более глубоких слоев мишени.
Ключевые слова: релятивистская лазерная плазма, микростолбики, наностолбики, ускорение электронов, рентгеновское излучение, быстрые ионы.
Поступила в редакцию: 16.03.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:6, 536–543
Образец цитирования: К. А. Иванов, И. М. Мордвинцев, Ю. В. Каргина, С. А. Шуляпов, И. Н. Цымбалов, И. В. Божьев, Р. В. Волков, В. Ю. Тимошенко, А. Б. Савельев, “Генерация рентгеновского излучения и ускорение заряженных частиц при воздействии мощного фемтосекундного лазерного импульса на массив микро- и наностолбиков”, Квантовая электроника, 51:6 (2021), 536–543 [Quantum Electron., 51:6 (2021), 536–543]