Study in the Extreme UV Range of the Spectral Transmission of Nickel Plasma Created under the Effect of an X-Ray Pulse of the Z-Pinch

封面

如何引用文章

全文:

详细

Spectral properties of the high-temperature plasma obtained by exposing a nickel layer to a source of high-power X-ray radiation (a power of 6–10 TW with a duration of 7–10 ns) based on a Z-pinch, formed during implosion of tungsten multi-wire arrays at the Angara-5-1 facility, are studied. In this case, the Z-pinch radiation heats the target and turns it into the hot plasma, and the same radiation probes the target plasma to determine the spectral dependence of the transmission of this plasma. An original scheme is proposed for measuring the incident, transmitted and self-emission of a target simultaneously in one experiment in the frame mode using a grazing incidence diffraction spectrograph. Using laser shadow imaging, experimental data are obtained on the velocity of the plasma expansion on the irradiated and back sides of the target, which reached 100 km/s. Targets made of thin Ni layers deposited on a mylar film are studied. An irradiationinduced multiple increase in the transmission of the target plasma in the EUV range is observed compared to the transmittance of the target in the cold state. The dependence of the absorption spectrum of the plasma and the accompanying self-radiation of the target on the power and shape of the heating pulse is studied. The measurement results are compared with numerical calculations performed using the RALEF-2D two-dimensional radiation code, which has been repeatedly used previously to simulate similar experiments. The shape of the spectral dependence of the transmission in the experiment and calculation is similar in the range of ∼30–200 Å, but the model plasma transmission (∼0.8–0.9) is higher than that obtained using a spectrograph and X-ray multi-frame photography (∼0.5–0.6).

作者简介

A. Gritsuk

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

编辑信件的主要联系方式.
Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

K. Mitrofanov

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

V. Aleksandrov

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

A. Branitsky

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

E. Grabovski

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

G. Oleinik

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

I. Frolov

Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Troitsk, Moscow, 142190

M. Basko

Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Moscow, 125047

A. Grushin

Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Moscow, 125047

A. Solomyannaya

Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of Sciences

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Moscow, 125047

N. Rodionov

Private Enterprise “ITER-Tsentr”

Email: griar@triniti.ru
俄罗斯联邦, Moscow

参考

  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. 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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024