Fast-electron transport and induced heating in aluminum foils

Physics of Plasmas

Volumn 14, Issue 10, 2007, Pages

  Santos, J J ^a,b   Debayle, A ^a   Nicolai Ph ^a   Tikhonchuk, V ^a   Manclossi, M ^d   Batani, D ^d   Guemnie Tafo, A ^b   Faure, J ^b   Malka, V ^b   Honrubia, J J ^c  

^a CENTRE LASERS INTENSES ET APPLICATIONS   (France)

^b LABORATOIRE D OPTIQUE APPLIQUÉE   (France)

^c UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID   (Spain)

^d NONE

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALUMINUM; ELECTRON ENERGY LEVELS; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; HEAT RADIATION; HEATING; THICKNESS MEASUREMENT;

COHERENT TRANSITION RADIATION; ENERGY DISTRIBUTION; FAST ELECTRON PROPAGATION;

METAL FOIL;

EID: 36148972873     PISSN: 1070664X     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2790893     Document Type: Article

References (57)

1. M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, X. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, M. D. Perry, and R. J. Mason, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
2. 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. MacKinnon, A. Offenberger, A. D. M. Pennington, K. Yasuike, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, J. Johnson, M. D. Perry, and E. M. Campbell, Phys. Rev. Lett. 85, 2945 (2000).
3. A. R. Bell, J. R. Davies, S. Guerin, and H. Ruhl, Plasma Phys. Controlled Fusion 39, 653 (1997).
4. V. T. Tikhonchuk, Phys. Plasmas 9, 1416 (2002).
5. K. B. Wharton, S. P. Hatchett, S. C. Wilks, M. H. Key, J. D. Moody, V. Yanovsky, A. A. Offenberger, B. A. Hammel, M. D. Perry, and C. Joshi, Phys. Rev. Lett. 81, 822 (1998).
6. R. B. Stephens, R. A. Snavely, Y. Aglitskiy, F. Amiranoff, C. Andersen, D. Batani, S. D. Baton, T. Cowan, R. R. Freeman, T. Hall, S. P. Hatchett, J. M. Hill, M. H. Key, J. A. King, J. A. Koch, M. Koenig, A. J. MacKinnon, K. L. Lancaster, E. Martinolli, P. Norreys, E. Perelli-Cippo, M. Rabee Le Gloahec, C. Rousseaux, J. J. Santos, and F. Scianitti, Phys. Rev. E 69, 066414 (2004).
7. F. N. Beg, A. R. Bell, A. E. Dangor, C. N. Danson, A. P. Fews, M. E. Glinsky, B. A. Hammel, P. Lee, P. A. Norreys, and M. Tatarakis, Phys. Plasmas 4, 447 (1997).
8. P. A. Norreys, M. Santala, E. Clark, M. Zepf, I. Watts, F. N. Beg, K. Krushelnick, M. Tatarakis, A. E. Dangor, X. Fang, P. Graham, T. McCanny, R. P. Singhal, K. W. D. Ledingham, A. Creswell, D. C. W. Sanderson, J. Magill, A. Machacek, J. S. Wark, R. Allott, B. Kennedy, and D. Neely, Phys. Plasmas 6, 2150 (1999).
9. J. J. Santos, F. Amiranoff, S. D. Baton, L. Gremillet, M. Koenig, E. Martinolli, M. Rabee Le Gloahec, C. Rousseaux, D. Batani, A. Bernardinello, G. Greison, and T. Hall, Phys. Rev. Lett. 89, 025001 (2002).
10. P. A. Norreys, A. P. Fews, F. N. Beg, A. R. Bell, A. E. Dangor, P. Lee, M. B. Nelson, H. Schmidt, M.. Tatarakis, and M. D. Cable, Plasma Phys. Controlled Fusion 40, 175 (1998).
11. R. Kodama, P. A. Norreys, K. Mima, A. E. Dangor, R. G. Evans, H. Fujita, Y. Kitagawa, K. Krushelnick, T. Miyakoshi, N. Miyanaga, T. Norimatsu, S. J. Rose, T. Shozaki, K. Shigemori, A. Sunahara, M. Tampo, K. A. Tanaka, Y. Toyama, T. Yamanaka, and M. Zepf, Nature (London) 412, 798 (2001).
12. S. D. Baton, J. J. Santos, F. Amiranoff, H. Popescu, L. Gremillet, M. Koenig, E. Martinolli, and O. Guilbaud, Phys. Rev. Lett. 91, 105001 (2003).
13. J. Zheng, K. A. Tanaka, T. Sato, T. Yabuuchi, T. Kurahashi, Y. Kitagawa, R. Kodama, T. Norimatsu, and T. Yamanaka, Phys. Rev. Lett. 92, 165001 (2004).
14. H. Popescu, S. D. Baton, F. Amiranoff, C. Rousseaux, M. Rabee Le Gloahec, J. J. Santos, L. Gremillet, M. Koenig, E. Martinolli, T. Hall, J. C. Adam, A. Heron, and D. Batani, Phys. Plasmas 12, 063106 (2005).
15. J. A. Koch, C. A. Back, C. Brown, K. Estabrook, B. A. Hammel, S. P. Hatchett, M. H. Key, J. D. Kilkenny, O. L. Landen, R. W. Lee, J. D. Moody, A. A. Offenberger, D. Pennington, M. D. Perry, M. Tabak, V. Yanovsky, R. J. Vallace, K. B. Wharton, and S. C. Wilks, Laser Part. Beams 16, 225 (1998).
16. E. Martinolli, M. Koenig, F. Amiranoff, S. D. Baton, L. Gremillet, J. J. Santos, T. A. Hall, M. Rabec-Le-Gloahec, C. Rousseaux, and D. Batani, Phys. Rev. E 70, 055402(R) (2004).
17. I. Spencer, K. W. D. Ledingham, R. P. Singhala, T. McCannya, P. McKennaa, E. L. Clark, K. Krushelnick, M. Zepf, F. N. Beg, M. Tatarakis, A. E. Dangor, P. A. Norreys, R. J. Clarke, R. M. Allott, and I. N. Ross, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 183, 449 (2001).
18. S. Fritzler, V. Malka, G. Grillon, J. P. Rousseau, F. Burgy E. Lefebvre, E. d'Humieres, P. MeKenna, and K. W. D. Ledingham, Appl. Phys. Lett. 83, 3039 (2003).
19. E. Fourkal, B. Shahine, M. Ding, J. S. Li, T. Tajima, and C.-M. Ma, Med. Phys. 29, 2788 (2002).
20. V. Malka, S. Fritzler, E. Lefebvre, E. d'Humieres, R. Ferrand, G. Grillon, C. Albaret, S. Meyroneinc, J.-P. Chambaret, A. Antonetti, and D. Hulin, Med. Phys. 31, 1587 (2004).
21. M. Borghesi, D. H. Campbell, A. Schiavi, M. G. Haines, O. Willi, A. J. MacKinnon, P. Patel, L. A. Gizzi, M. Galimberti, R. J. Clarke, F. Pegoraro, H. Ruhl, and S. Bulanov, Phys. Plasmas 9, 2214 (2002).
22. P. K. Patel, A. J. Mackinnon, M. H. Key, T. E. Cowan, M. E. Foord, M. Allen, D. F. Price, H. Ruhl, P. T. Springer, and R. Stephens, Phys. Rev. Lett. 91, 125004 (2003).
23. M. Pittman, S. Ferré, J. P. Rousseau, L. Notebaert, J. P. Chambaret, and G. Chériaux, Appl. Phys. B: Lasers Opt. 74, 529 (2002).
24. G. Malka, M. M. Aleonard, J. F. Chemin, G. Claverie, M. R. Harston, J. N. Scheurer, V. Tikhonchuk, S. Fritzler, V. Malka, P. Balcou, G. Grillon, S. Moustaizis, L. Notebaert, E. Lefebvre, and N. Cochet, Phys. Rev. E 66, 066402 (2002).
25. M. Gerbaux, M. M. Aléonard, G. Claverie, F. Gobet, F. Hannachi, G. Malka, J. N. Scheurer, M. Tarisien, V. Méot, P. Morel, J. Faure, Y. Glinec, A. Guemnie-Tafo, V. Malka, M. Manclossi, and J. J. Santos, Rev. Sci. Instrum. (submitted).
26. M. Gerbaux, M. M. Aleonard, G. Claverie, F. Gobet, F. Hannachi, G. Malka, J. N. Scheurer, M. Terisien, V. Méot, P. Morel, J. Faure, Y. Glinec, A. Guemnie-Tafo, V. Malka, M. Manclossi, and J. Santos, J. Phys. IV 133, 1139 (2006).
27. S. Jacquemot and A. Decoster, Laser Part. Beams 9, 517 (1991).
28. R. More, K. Warren, D. Young, and G. Zimmerman, Phys. Fluids 31, 3059 (1988).
29. In transparent dielectric targets, even if the bremsstrahlung becomes comparable to transition or sheath stopping radiations, the most important mechanism, in our detection spectral range is the Cherenkov emission from electrons propagating through the targets ahead of the ionization front; see M. Manclossi, J. J. Santos, D. Batani, J. Faure, A. Debayle, V. T. Tikhonchuk, and V. Malka, Phys. Rev. Lett. 96, 125002 (2006).
30. J. J. Santos, Ph.D. thesis, Ecole Polytechnique, France, 2003.
31. H. Popescu, Ph.D. thesis, Ecole Polytechnique, France, 2005.
32. M. Manclossi, Ph.D. thesis, Ecole Polytechnique, France, 2006.
33. W. L. Kruer and K. Estabrook, Phys. Fluids 28, 430 (1985).
34. F. Brunel, Phys. Rev. Lett. 59, 52 (1987).
35. D. W. Forslund, J. M. Kindel, K. Lee, E. L. Lindman, and R. L. Morse, Phys. Rev. A 11, 679 (1975).
36. A. Modena, Z. Najmudin, A. E. Dangor, C. E. Clayton, K. A. Marsh, C. Joshi, V. Malka, C. B. Darrow, C. Danson, D. Neely, and F. N. Walsh, Nature (London) 377, 606 (1995).
37. A. Pukhov, Z.-M. Sheng, and J. Meyer-ter-Vehn, Phys. Plasmas 6, 2847 (1999).
38. A. Pukhov and J. Meyer-ter-Vehn, Rev. Plasma Phys. 79, 2686 (1997).
39. S. C. Wilks, W. L. Kruer, M. Tabak, and A. B. Langdon, Phys. Rev. Lett. 69, 1383 (1992).
40. I. Frank and V. Ginzburg, J. Phys. (USSR) 9, 353 (1945).
41. Y. Shibata, T. Takahashi, T. Kanai, K. Ishi, and M. Ikezawa, Phys. Rev. E 50, 1479 (1994).
42. M. H. Key, M. D. Cable, T. E. Cowan, K. G. Estabrook, B. A. Hammel, S. P. Hatchett, E. A. Henry, D. E. Hinkel, J. D. Kilkenny, J. A. Koch, W. L. Kruer, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, B. J. MacGowan, A. MacKinnon, J. D. Moody, M. J. Moran, A. A. Offenberger, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. J. Phillips, T. C. Sangster, M. S. Singh, M. A. Stoyer, M. Tabak, G. L. Tietbohl, M. Tsukamoto, K. Wharton, and S. C. Wilks, Phys. Plasmas 5, 1966 (1998).
43. K. Yasuike, M. H. Key, S. P. Hatchett, R. A. Snavely, and K. B. Wharton, Rev. Sci. Instrum. 72, 1236 (2001).
44. H. Alfvén, Phys. Rev. 55, 425 (1939).
45. R. M. More, Adv. At. Mol. Phys. 21, 305 (1985).
46. B. Chimier, V. T. Tikhonchuk, and L. Hallo, Phys. Rev. B 75, 195124 (2007).
47. E. Martinolli, M. Koenig, S. D. Baton, J. J. Santos, F. Amiranoff, D. Batani, E. Perelli-Cippo, F. Scianitti, L. Gremillet, R. Mélizzi, A. Decoster, C. Rousseaux, T. A. Hall, M. H. Key, R. Snavely, A. J. MacKinnon, R. R. Freeman, J. A. King, R. Stephens, D. Neely, and R. J. Clarke, Phys. Rev. E 73, 046402 (2006).
48. F. Rohrlich and B. C. Carlson, Phys. Rev. 93, 38 (1954).
49. J. J. Honrubia, M. Kaluza, J. Schreiber, G. D. Tsakiris, and J. Meyer-terVehn, Phys. Plasmas 12, 052708 (2005).
50. C. I. Moore, J. P. Knauer, and D. D. Meyerhofer, Phys. Rev. Lett. 74, 2439 (1995).
51. J. J. Honrubia, C. Alfonsin, L. Alonso, B. Pérez, and J. A. Cerrada, Laser Part. Beams 24, 217 (2006).
52. This scaling law for the injection angle agrees with predictions from PIC simulations of similar laser pulses interacting with a sharp density gradient. It was shown that the initial electron divergence is due to the excitation of a thin layer with large static magnetic fields; see J. C. Adam, A. Héron, and G. Laval, Phys. Rev. Lett. 97, 205006 (2006).
53. Y. T. Lee and R. M. More, Phys. Fluids 27, 1273 (1984).
54. Such two-temperature distributions have been measured using an external diagnostic, an electron spectrometer a few tens of centimeters away from the targets (Ref. 55); therefore limited to the electrons with enough energy to escape the intense space charge field created at the rear of the targets. Similar two-temperature distributions were reported from, other targets such as extremely thin foils (Ref. 56) or water droplets (Ref. 57).
55. J. Zheng, K. A. Tanaka, T. Sato, T. Yabuuchi, T. Kurahashi, Y. Kitagawa, R. Kodama, T. Norimatsu, and T. Yamanaka, Phys. Rev. Lett. 92, 165001 (2004).
56. G. Malka, J. Fuchs, F. Amiranoff, S. D. Baton, R. Gaillard, J. L. Miquel, H. Pépin, C. Rousseaux, G. Bonnaud, M. Busquet, and L. Lours, Phys. Rev. Lett. 79, 2053 (1997)
57. S. Ter-Avetisyan, M. Schnürer, S. Busch, E. Risse, P. V. Nickles, and W. Sandner, Phys. Rev. Lett. 93, 155006 (2004).