Исследование в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне спектральной прозрачности плазмы никеля, созданной под воздействием импульса рентгеновского излучения Z-пинча

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведены исследования спектральных свойств высокотемпературной плазмы, получаемой при воздействии на слой никеля источника мощного рентгеновского излучения (мощностью 6—10 ТВт с длительностью 7—10 нс) на основе Z-пинча, образующегося при имплозии вольфрамовых многопроволочных сборок на установке “Ангара-5-1”. При этом излучение Z-пинча нагревает мишень и превращает ее в горячую плазму, и это же излучение зондирует плазму мишени для определения спектральной зависимости коэффициента пропускания этой плазмы. Предложена оригинальная схема измерения падающего, прошедшего и собственного излучения мишени одновременно в одном эксперименте в кадровом режиме с помощью дифракционного спектрографа скользящего падения. С помощью лазерного теневого зондирования получены экспериментальные данные о скорости расширения плазмы на облучаемой и тыльной сторонах мишени, которые достигали 100 км/с. Были исследованы мишени из тонких слоев Ni, напыленных на майларовую пленку. Наблюдалось индуцированное облучением многократное увеличение коэффициента пропускания плазмы мишени в ВУФ-диапазоне по сравнению с пропусканием мишени в холодном состоянии. Была исследована зависимость спектра поглощения плазмы и сопутствующего собственного излучения мишени от мощности и формы греющего импульса. Проведено сравнение результатов измерений с численными расчетами, выполненными с помощью двумерного радиационного кода RALEF-2D, неоднократно использованного ранее для моделирования подобных экспериментов. В диапазоне ~30—200 Å форма спектральной зависимости коэффициента пропускания в эксперименте и расчете аналогичны, но величина модельного коэффициента пропускания плазмы (~0.8—0.9) больше, чем полученная с помощью спектрографа и многокадрового рентгеновского регистратора (~0.5—0.6).

Об авторах

А. Н. Грицук

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Автор, ответственный за переписку.
Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

К. Н. Митрофанов

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

В. В. Александров

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

А. В. Браницкий

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

Е. В. Грабовский

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

Г. М. Олейник

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

И. Н. Фролов

Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

М. М. Баско

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

А. С. Грушин

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

А. Д. Соломянная

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

Н. Б. Родионов

Частное учреждение “ИТЭР-Центр”

Email: griar@triniti.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. D’Arcy R., Ohashi H., Suda S., Tanuma H., Fujioka S., Nishimura H., Nishihara K., Suzuki C., Kato T., Koike F. // Phys. Rev. 2009. A 79. P. 042509.
  2. O’Sullivan G., Li B., D’Arcy R., Dunne P., Hayden P., Kilbane D., McCormack T., Ohashi H., O’Reilly F., Sheridan P. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2015. V. 48. P. 144025.
  3. Marrs R., Schneider D. and McDonald J. // Rev. Sci. Instrum. 1998. V. 204.
  4. Keane C., Ceglio N., MacGowan B., Matthews D., Nilson D., Trebes J. and Whelan D. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1989. V. 22. P. 3343.
  5. Mantouvalou I., Witte K., Grötzsch D., Neitzel M., Günther S., Baumann J., Jung R., Stiel H., Kanngießer B., Sandner W. // Rev. Sci. Instrum. 2015. V. 86. P. 035116.
  6. Neu R., Fournier K., Schlögl D. and Rice J. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1997. V. 30. P. 5057.
  7. Borneis S., Bosch F., Engel T., Jung M., Klaft I., Klepper O., Kühl T., Marx D., Moshammer R. and Neumann R. // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. P. 207.
  8. Roudskoy I. // Laser Part. Beams.1996. V. 14. P. 369.
  9. Yoshida K. et al. //Appl. Phys. Lett. 2015.V. 106. P. 121109.
  10. 10.Lebert R., Rothweiler D., Engel A., Bergmann K., Neff W. // Opt. Quant. Electron. 1996. V. 28. P. 241.
  11. Suzuki C., Koike F., Murakami I., Tamura N. and Sudo S. // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2015. V. 48. P. 144012.
  12. Turck-Chieze S., Loisel G., Gilles D., Thais F., Bastiani S., Blancard C., Busquet M., Caillaud T., Cosse P., Blenski T., Delahaye F., Ducret J.E., Faussurier G., Gilleron F., Guzik J., Harris J.W., Kilcrease D.P. , Magee N.H., Piau L., Pain J.C., Poirier M., Porcherot Q., Reverdin C., Silvert V., Villette B., Zeippen C. // J. Phys.: Conf. Ser. 2011. V. 271. 012035.
  13. Turck-Chie`ze S., Gilles D., Le Pennec M., Blenski T., Thais F., Bastiani-Ceccotti S., Blancard C., Busquet M., Caillaud T., Colgan J., Cosse P., Delahaye F., Ducreta J.E., Faussurier G., Fontes C.J., Gilleron F., Guzik J., Harris J.W., Kilcrease D.P., Loisel G., Magee N.H., Pain J.C., Reverdin C., Silvert V., Villette B., and Zeippen C.J. // High Energy Density Phys. 2013. V. 9. P. 473.
  14. Dozières M., Thais F., Bastiani-Ceccotti S., Blenski T., Comet M., Condamin F., Fariaut J. , Gilleron F., Gilles D., Pain J.C., Poirier M., Reverdin C., Rosmej F., Silvert V., Soullié B. // High Energy Density Phys. 2019. V. 31. P. 83.
  15. Bailey J., Nagayama T., Loisel G., Rochau G., Blancard C., Colgan J. , Cossé P., Faussurier G., Fontes C., Gilleron F., Golovkin I., Hansen S.B., Iglesias C.A., Kilcrease D.P., Farlane J.J.M., Mancini R.C., Orban C., Pain J.-C., Pradhan A.K., Sherrill M., Wilson B.G. // Nature. 2015. V. 517. P. 56.
  16. Nagayama T., Bailey J. E., Loisel G.P. , Dunham G.S., Rochau G.A., Blancard C., Colgan J. , Coss´e Ph., Faussurier G., Fontes C.J. , Gilleron F., Hansen S.B., Iglesias C.A., Golovkin I.E., Kilcrease D.P., MacFarlane J.J., Mancini R.C., More R.M., Orban C., Pain J.-C., Sherrill M.E. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 122. P. 235001.
  17. Грабовский Е.В., Сасоров П.В., Шевелько А.П., Александров В.В., Андреев С.Н., Баско М.М., Браницкий А.В., Грицук А.Н., Волков Г.С., Лаухин Я.Н., Митрофанов К.Н., Новиков В.Г., Олейник Г.М., Самохин А.А., Смирнов В.П., Толстихина И.Ю., Фролов И.Н., Якушев О.Ф. // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103. № 5. С. 394.
  18. Grabovski E.V., Sasorov P.V., Shevelko A.P., Aleksandrov V.V., Andreev S.N., Basko M.M., Branitski A.V., Gritsuk A.N., Volkov G.S., Laukhin Ya.N., Mitrofanov K.N., Oleinik G.M., Samokhin A.A., Smirnov V.P., Tolstikhina I.Yu., Frolov I.N., Yakushev O.F. // Matter and Radiation at Extremes. 2017. V. 2. № 3. P. 129.
  19. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Фролов И.Н., Браницкий А.В., Лаухин Я.Н. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 4. С. 367.
  20. Александров В. В., Баско М. М., Браницкий А. В., Грабовский Е. В., Грицук А. Н., Митрофанов К. Н., Олейник Г. М., Сасоров П. В., Фролов И. Н. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 7. С. 613.
  21. Александров В.В., Браницкий А.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Фролов И.Н., Баско М.М. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 9. С. 847.
  22. Альбиков З.А., Велихов Е.П., Веретенников А.И., Глухих В.А., Грабовский Е.В., Грязнов Г.М., Гусев О.А., Жемчужников Г.Н., Зайцев В.И., Золотовский О.А., Истомин Ю.А., Козлов О.В., Крашенинников И.С., Курочкин С.С., Латманизова Г.М., Матвеев В.В., Минеев Г.В., Михайлов В.Н., Недосеев С.Л., Олейник Г.М., Певчев В.П., Перлин А.С., Печерский О.П., Письменный В.Д., Рудаков Л.И., Смирнов В.П., Царфин В.Я., Ямпольский И.Р. // Атомная энергия. 1990. Т. 68. Вып. 1. С. 26.
  23. Браницкий А.В., Олейник Г.М. // ПТЭ. 2000. № 4. С. 58.
  24. Gritsuk A.N., Aleksandrov V.V., Grabovskiy E.V., Laukhin Y., Mitrofanov K.N., Oleinik G.M., Volkov G.S., Frolov I.N., Shevel’ko A.P. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2013. V. 41. № 11. Р. 3184.
  25. Александров В.В., Волков Г.С., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Лахтюшко Н.И., Медовщиков С.Ф., Олейник Г.М., Светлов Е.В. // Физика плазмы. 2014. Т. 40. № 2. С. 160–171.
  26. Скобляков А.В., Колесников Д.С., Канцырев А.В., Голубев А.А., Рудской И.В., Грицук А.Н., Грабовский Е.В., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М. // Физика плазмы. 2023. T. 49. № 6. С. 558.
  27. Hollebon P., Ciricosta O., Desjarlais M.P., Cacho C., Spindloe C., Springate E., Turcu I.C.E., Wark J.S., Vinko S.M. // Phys. Rev. E. 2019.V. 100. P. 043207.
  28. Keenan R., Lewis C.L.S., Wark J.S., Wolfrum E. // J. Phys. B. 2002. V. 35. L. 447.
  29. Filter Transmission. https://henke.lbl.gov/optical_constants/filter2.html
  30. Poinern G.E.J., Ali N., Fawcett D. // Materials. 2011. V. 4. № 3. Р. 487.
  31. Pfisterer H., Politycki A., Fuchs E. // Electrochem.,1959. V. 63. P. 257.
  32. Basko M.M., Maruhn J., Tauschwitz A. // J. Comput. Phys. 2009. V. 228. № 6. P. 2175.
  33. Basko M.M. Radiation-dominated plasma in LPP EUV sources: Physical aspects and challenges for numerical modeling, Chapter 5 in Photon Sources for Lithography and Metrolog / Ed. by V. Bakshi. Bellingham, Washington: SPIE Press, P. 149.
  34. Nikiforov A.F., Novikov V.G., Uvarov V.B. Quantum-Statistical Models of Hot Dense Matter. Methods for Computation Opacity and Equation of State. 2005. Birkhauser, Basel, Switzerland. 439 p.
  35. Faik S., Basko M.M., Tauschwitz A., Iosilevskiy I., Maruhn J.A. // High Energy Density Physics. 2012. V. 8. № 4. P. 349.
  36. Faik S., Tauschwitz An., Iosilevskiy I. // Comput. Phys. Commun. 2018. V. 227. № 6. P. 117–125.
  37. Torretti F., Sheil J., Schupp R., Basko M.M., Bayraktar M., Meijer R.A., Witte1 S., Ubachs W., Hoekstra1 R., Versolato O.O., Neukirch A.J. , Colgan J. // Nature Communications. 2020. V. 11. P. 2334.
  38. Александров В.В., А Браницкий.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Лаухин Я.Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Фролов И.Н., Баско М.М., Сасоров П.В. Исследование непрозрачности плазмы золота, создаваемой и облучаемой мощным рентгеновским излучением Z-пинча на установке “Ангара-5-1” // Cборник тезисов докладов XLVI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 16–20 марта 2020 г. М.: НТЦ “ПЛАЗМАИОФАН”. C. 130.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024