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

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.