Генерация быстрых ионов и рентгеновского излучения при взаимодействии интенсивных ультракоротких лазерных импульсов с твердотельными мишенями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

На правах рукописи

ЧЕФОНОВ Олег Владимирович

ГЕНЕРАЦИЯ БЫСТРЫХ ИОНОВ И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ УЛЬТРАКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ МИШЕНЯМИ

01.04.08 - физика плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

гъъ

Москва-2011

4854923

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Объединенный институт-высоких температур РАН

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Агранат М. Б.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Красюк И. К.;

доктор физико-математических наук Гордиенко В. М.

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН, г. Нижний Новгород)

Защита состоится » р«7

2011 г.

мин, на заседании

Диссертационного совета Д 002.110.02 Учреждения Российской академии наук Объединённый институт высоких температур РАН по адресу: 125412, г. Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИВТ РАН.

Ваш отзыв на автореферат в 2-х экз., заверенный печатью организации, просим присылать по адресу: 125412, г. Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2, ОИВТ РАН, учёному секретарю диссертационного совета Д 002.110.02. Телефон для справок: (495) 485-79-77.

Автореферат разослан « » ^ОН ТЯ&рл 2011 г.

Учёный секретарь Диссертационного совета

доктор физико-математических наук

© Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур РАН, 2011

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Плазма, возникающая при облучении твердотельных мишеней ультракороткими (т -10-1000 фс) высокоинтенсивными (I ~1017-1021 Вт/см2) лазерными импульсами, является уникальным объектом исследования в области физики высоких плотностей энергий и физики плазмы.

При интенсивности лазерного излучения 1017—1019 Вт/см2 в плазме эффективно образуются потоки быстрых электронов, которые отвечают за генерацию рентгеновского излучения, формирование пучков ускоренных ионов и, как следствие, инициирование различных ядерных реакций.

Рентгеновское излучение, генерируемое в лазерно-плазменных экспериментах, считается достаточно хорошо изученным радиационным процессом. Однако, в случае релятивистских интенсивностей (/£ 1018 Вт/см2) и в диапазоне энергий квантов 0,1-10 МэВ, в настоящее время не существует единого понимания о влиянии параметров лазерного излучения и плазмы на данный процесс. Это указывает на то, что проведение экспериментальных исследований в этой области остается востребованным. Актуальным направлением является и создание источника характеристического рентгеновского излучения с высокой спектральной яркостью, имеющего малый размер и короткую длительность, для задач, решаемых в физике твердого тела, химии, биологии, диагностике плотной плазмы, в физике быстропротекающих процессов. В данном направлении основные исследования сосредоточены на поиске новых типов мишеней и оптимизации параметров лазерного импульса для увеличения выхода рентгеновского излучения. Анализ современных теоретических и экспериментальных исследований показывает, что данная задача может быть решена с помощью новых наноструктурированных мишеней, облучаемых высококонтрастными лазерными импульсами.

Одной из важных тем лазерно-плазменного взаимодействия является исследование генерации быстрых ионов. При интенсивностях лазерного излучения на поверхности мишени >1018 Вт/см2 происходит эффективное ускорение пучков легких ионов в вакуум, как с фронтальной поверхности мишени, так и с обратной стороны мишени, не подверженной воздействию лазерного импульса. Актуальность таких исследований продиктована перспективностью использования ионных пучков в фундаментальных и прикладных задачах современной науки и техники, например, в концепции «быстрого зажигания» предварительно сжатых термоядерных мишеней, инициировании ядерных реакций, создании компактных источников нейтронов и протонов, станций по производству короткоживущих радиоактивных изотопов для пози-тронно-эмиссионной томографии, в адронной терапии онкологических заболеваний. Важным аспектом в таких исследованиях является изучение влияния параметров лазерного излучения и типа мишени на характеристики ускоренных частиц, такие как

энергетический спектр, угловое распределение, число частиц в пучке. В настоящее время малоизученным и недостаточно исследованным остается режим ускорения протонов при высоком контрасте лазерного импульса > Ю10, в котором становится возможным использование ультратонких пленок в качестве мишеней, толщина которых много меньше, чем длина волны лазерного излучения. Ожидается что, использование ультратонких лазерных мишеней позволит значительно увеличить количество и максимальную энергию ускоренных ионов.

Цепь и задачи диссертационной работы. Цель работы: создание высокоэффективных лазерно-плазменных источников корпускулярного и рентгеновского излучений.

Задачи работы:

- разработка и создание диагностических методик для исследований спектрально-угловых характеристик ускоренных ионов и жесткого рентгеновского излучения, генерируемых в лазерно-плазменных экспериментах.

- экспериментальное исследование спектрально-угловых характеристик ускоренных дейтронов и протонов при взаимодействии интенсивных (1018—1019 Вт/см2) лазерных импульсов пикосекундной длительности с различными типами твердотельных мишеней.

- экспериментальное исследование эффективности генерации жесткого рентгеновского излучения в зависимости от параметров фемтосекундных лазерных импульсов и типа твердотельных мишеней.

Научная новизна работы.

- Впервые экспериментально измерены спектрально-угловые характеристики быстрых дейтронов, ускоренных навстречу лазерному пучку из твердотельных мишеней, содержащих дейтерий и тритий, при интенсивностях пикосекундного лазерного импульса ~1018 Вт/см2. Экспериментально показано, что основной вклад в нейтронный выход для (С02)п - мишеней обусловлен дейтронами с энергиями в диапазоне 0,7-2 МэВ.

- Экспериментально обнаружено, что при облучении мишеней, состоящих из водо-родосодержащего основания с точечной областью из металла, пикосекундными лазерными импульсами с интенсивностью 1018-1019 Вт/см2 наблюдается значительное увеличение выхода протонов.

- Экспериментально обнаружен эффект, показывающий, что при взаимодействии р-поляризованного фемтосекундного лазерногр импульса с массивной металлической мишенью при интенсивности порядка 1018 Вт/см2 выход жесткого рентгеновского излучения зависит от наличия наносекундного предымпульса только при малых углах наблюдения относительно поверхности мишени.

Впервые проведены исследования квантового выхода характеристического рентгеновского К^-излучения из наноструктурированных мишеней нового типа. Показано, что при интенсивности р-поляризованного фемтосекундного лазерного излучения на поверхности мишени ~1017 Вт/см2, выход рентгеновского излучения из мишеней с модифицированной поверхностью превышает в 1,7 раза аналогичное значение для мишеней, изготовленных из полированной медной фольги.

Практическая значимость. Полученные в работе экспериментальные данные по оптимизации параметров корпускулярного и рентгеновского излучения лазерной плазмы дополняют и расширяют научное представление о данной проблеме, и могут использоваться при создании различных моделирующих установок, эффективных импульсно-периодических источников нейтронов, ионов и рентгеновского излучения с заданными параметрами в научно-практических целях. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для уточнения и развития теоретических моделей генерации ускоренных ионов, нейтронов и рентгеновского излучения в лазер-но-плазменных взаимодействиях, адекватных реальным экспериментальным условиям.

Личный вклад автора. Все изложенные в диссертационной работе оригинальные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии. Автором осуществлялась разработка и выбор диагностических методик, постановка и проведение экспериментов, обработка экспериментальных данных, анализ результатов исследований и их интерпретация.

Положения, выносимые на защиту.

- При взаимодействии пикосекундных лазерных импульсов с интенсивностью ~1018 Вт/см2 и наносекундным контрастом -107 с твердотельными (С02)п - мишенями основной вклад в нейтронный выход обусловлен дейтронами с энергиями в диапазоне 0,7-2 МэВ.

- Квантовый выход характеристического рентгеновского излучения, возникающего при воздействии высококонтрастных р-поляризованных фемтосекундных лазерных импульсов с интенсивностью 1017 Вт/см2 на медные мишени, поверхность которых состоит из упорядоченных наноструктур, превышает в 1,7 раза аналогичное значение для мишеней, изготовленных из полированной медной фольги.

- При воздействии пикосекундных лазерных импульсов с интенсивностью ~1019 Вт/см2 выход протонов, ускоренных с тыльной поверхности твердотельной мишени, значительно возрастает с уменьшением интенсивности наносекундного предымпульса до ~108 Вт/см2 и толщины мишени, и не зависит от материала мишени.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах, научных семинарах и конференциях: XXVIII European Conference on Laser Interaction with Matter (XXVI)! ECLJM, т. Рим, 6-10 сентября 2004 г.), XI всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» (ДВП-11, г. Троицк, Московской обл., 13-18 июня 2005 г.), международная конференция «VIII Заба-бахинские научные чтения» (ЗНЧ-2005, г. Снежинск, Челябинской обл., 5-10 сентября 2005 г.), XXIX European Conference on Laser Interaction with Matter (XXIX ECLIM, r. Мадрид, 11-16 июня, 2006 г.), международная конференция «IX Забабахинские научные чтения» (ЗНЧ-2007, г. Снежинск, Челябинской обл., 10-14 сентября, 2007 г.), международная конференция «Мощные лазеры и исследования физики высоких плотностей энергии» - X Харитоновские тематические научные чтения (г. Саров, Нижегородской обл., 11-14 марта 2008 года в), 6-й Российский симпозиум «Проблемы физики ультракоротких процессов в сильнонеравновесных средах» (г. Новый Афон, Абхазия, 23 июля - 1 августа 2008 г.), XXX European Conference on Laser Interaction with Matter (XXX ECLIM, Дармштадт, Германия, 31 августа - 5 сентября, 2008 г.), XXV International Conference on Equations of State for Matter (EOS-2010, n. Эльбрус, Кабардино-Балкария, Россия, 1-6 марта, 2010 г.), 3rd EMMI Workshop on Plasma Physics with Intense Laser and Heavy Ion Beams (г. Москва, 20-21 мая, 2010 г.), юбилейная научная конференция, посвященная 50-летию создания Учреждения Российской академии наук Объединенного института высоких температур РАН (г. Москва, 21 октября 2010 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 4 статьи в реферируемых научных изданиях, входящих в перечень, рекомендуемых ВАК, и 11 работ в сборниках трудов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения. Работа изложена на 155 страницах, включает 71 рисунок, 10 таблиц и список цитируемой литературы по главам из 228 ссылок, включая пересекающиеся.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, приводятся научная новизна и практическая значимость работы, изложена структура диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены физические аспекты взаимодействия лазерного излучения с веществом. Приведено описание основных механизмов поглощения лазерного излучения в плазме и генерации быстрых электронов, рассмотрены принципы лазерно-плазменного ускорения ионов и механизмы, отвечающие за генерацию

рентгеновского излучения при воздействии лазерных импульсов ультракороткой длительности на твердотельные мишеки в диапазоне интенсивностей лазерного излучения 1017—1019 Вт/см2.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию процессов генерации и изучению спектрально-угловых характеристик быстрых дейтронов и протонов при взаимодействии интенсивных пикосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями. В начале второй главы дано краткое введение, сформулированы основные цели данных экспериментов.

В разделе 2.1 приведено краткое описание пикосекундной лазерной установки СОКОЛ-П (РФЯЦ-ВНИИТФ, г. Снежинск), которая обеспечивает генерацию лазерных импульсов с энергией до 10 Дж на длине волны 1,054 мкм и длительностью 0,8-1 пс. Максимальная интенсивность лазерного излучения на мишени составляет 2-Ю19Вт/см2. В разделе рассмотрены основные функциональные узлы лазерной установки, система фокусировки лазерного излучения на мишень, приведены параметры лазерной установки.

В разделе 2.2 описана методика измерения энергетического спектра быстрых ионов, используемая в экспериментах на лазерной установке СОКОЛ-П, - время-пролетный спектрометр ионов на основе кремниевых полупроводниковых детекторов. В разделе приведено описание времяпролетного метода измерений и обоснована мотивация выбора данного экспериментального метода для определения энергетического распределения быстрых ионов лазерной плазмы. Изложена процедура калибровки полупроводниковых детекторов на стационарной рентгеновской установке. Описаны метод фильтров для идентификации регистрируемых ионов и процедура восстановления спектральных распределений. Основная идея идентификации частиц, попадающих на детектор спектрометра, заключается в том, что частицы различных сортов, приходящие на детектор в один и тот же момент времени, то есть имеющие одну и ту же скорость, различаются по величине их пробегов в материале фильтра. Следовательно, анализ осциллограмм сигналов детекторов за различными фильтрами и последующее сравнение толщин соответствующих фильтров со значением пробега частиц в веществе фильтра позволяет сделать качественную оценку состава ионного пучка.

В разделе 2.3 приведены результаты экспериментов по исследованию спектров и углового распределения ускоренных дейтронов и протонов с фронтальной стороны мишени, проведенных на лазерной установке СОКОЛ-П при интенсивности лазерного излучения на мишени порядка 1018 Вт/см2.

Подраздел 2.3.1 посвящен экспериментальному исследованию спектров быстрых дейтронов. В экспериментах использовались твердотельные мишени из дейте-

рированного полиэтилена (С02)п толщиной 5-300 мкм и мишени из дейтерид-тритид титана ТГО0.5Т0.5 толщиной 5 мкм на медной подложке, а также их пространственные комбинации. Спектр быстрых дейтронов, ускоренных с фронтальной (облучаемой) поверхности мишени, измерялся трехканальным времяпролетным спектрометром на кремниевых полупроводниковых детекторах типа ДДР-18/05. В этих же экспериментах одновременно со спектром дейтронов измерялся и полный выход нейтронов, которые генерировались в Э(с), п)3Не - реакциях (Ой-нейтроны) и Т(с1, п)4Не - реакциях (ОТ-нейтроны) при взаимодействии пучка быстрых дейтронов с ядрами дейтерия и трития мишени. Максимальная плотность потока лазерного излучения на мишени составляла около 3-Ю18 Вт/см2. Контраст по интенсивности пикосекундного предым-пульса, возникающего за 12 не до основного греющего импульса, имел величину -10 . На рис. 1 показан типичный для данной серии экспериментов спектр быстрых дейтронов, измеренный с фронтальной стороны мишени в одном из опытов.

Максимальная энергия дейтронов составила в среднем 3 МэВ. Значение характерной температуры Т распределения быстрых дейтронов в области энергий 1-3 МэВ находилось в пределах от 320 до 450 кэВ. Значение полной энергии быстрых дейтронов, которая определялась интегрированием спектральной зависимости по энергии в предположении изотропного распределения частиц в передней полусфере относительно облучаемой поверхности мишени, находится в диапазоне от 10 до 100 мДж, в зависимости от энергии падающего лазерного импульса. При этом эффективность передачи энергии лазерного излучения быстрым дейтронам составила от 0,2 до 1,4 %. Максимальное число дейтронов, зарегистрированное в экспериментах, составило -7-1011 в диапазоне энергий 400-500 кэВ при интенсивности лазерного излучения на мишени порядка 2-Ю18 Вт/см2. Максимальный выход йО-нейтронов при облучении одиночных мишеней из дейтерированного полиэтилена составил 8105 при среднем значении 3-105. Максимальный измеренный выход нейтронов для одиночных "Ш0.5То.5 мишеней составил величину -2-106. Полученная в экспериментах эффективность конверсии энергии лазерного излучения в энергию быстрых ионов оказалась недостаточной для использования техники лазерно-плазменного ускорения заряженных частиц для практических целей (быстрое зажигание термоядерных мишеней, наработка короткоживущих изотопов и

ю1-

ю"

10'" =•

о О

° о кн

н-о-Ч

О Лаасэи 1>.2 мг.'сы: О А11.быпсм: " ДП2»гс»'

К ¡0" Г

£|. МэВ

Рис. 1. Спектр дейтронов. Мишень (Сйг)п толщиной 4 мкм

т.д.). Данные эксперименты показали, что для таких приложений необходимы интенсивности лазерных импульсов значительно превышающие 1018 Вт/см2.

В подразделе 2.3.2 представлены результаты экспериментов по исследованию спектрально-углового распределения быстрых дейтронов. Для исследования спектрально-углового распределения ускоренных ионов с фронтальной стороны мишени на мишенной камере лазерной установки СОКОЛ-П были установлены три время-пролетных спектрометра на кремниевых полупроводниковых детекторах типа СППД11-04. В этих экспериментах также использовались твердотельные мишени из дейтерированного полиэтилена (СОг)„ толщиной 300 и 5 мкм и комбинированные мишени из ТЮ0.5Т0.5. В опытах мишени облучались й и р-поляризованным лазерным излучением. Параметры лазерного пучка установки СОКОЛ-П оставались близкими к предыдущим экспериментам. Результаты экспериментов показали, что при углах близких к нормали мишени наблюдается значительное увеличение эмиссии ускоренных дейтронов. Половинный угол раствора пространственного распределения дейтронов в данных экспериментальных условиях можно оценить -40-50°. Различия в поведении спектрально-углового распределения дейтронов в зависимости от поляризации падающего лазерного импульса обнаружено не было. Выполненные в экспериментах исследования спектрального и углового распределения быстрых дейтронов позволили сделать качественную оценку выхода нейтронов для (С02)„ -мишеней, измеренного в этих же экспериментах. Подход был основан на предположении, что идущий в мишень поток дейтронов по абсолютной величине и форме спектра точно такой же, как и экспериментально измеренный с фронтальной стороны мишени. На рис. 2 показан дифференциальный выход нейтронов, рассчитанный для опыта с мишенью из дейтерированного полиэтилена толщиной 300 мкм с учетом измеренного спектрально-углового распределения дейтронов с фронтальной стороны мишени, интенсивность лазерного излучения на мишени в этом опыте составила 0,41018 Вт/см2. Рис. 2 показывает, что основной вклад в нейтронный выход для (С02)п - мишеней обусловлен дейтронами с энергиями в диапазоне 0,72 МэВ. Измеренный выход нейтронов для данного опыта составил ~0,8Ю6, а расчетный выход -1,1 -10е. Качественное согласие измеренного и расчетного нейтронного выхода подтверждает выдвинутое выше предположение.

ю"

¡0 ------

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Е, МэВ

Рис. 2. Дифференциальный выход нейтронов в зависимости от энергии дейтронов

. В подразделе 2.3.4 приведены результаты экспериментов по измерению спектров быстрых протонов, ускоренных с фронтальной стороны мишени при интенсивности лазерного излучения ~1018 Вт/см2. В экспериментах использовались плоские массивные мишени из алюминия и меди, и мишени типа «микродот», в которых тонкий слой (~4 мкм) алюминия или меди был зажат между двумя полиэтиленовыми обкладками толщиной порядка 1 мкм. Ускорение протонов из мишеней типа «микро-дот» возможно из-за непосредственного присутствия водородосодержащего материала в составе мишени. Наличие же протонов в «чистых» металлических мишенях объясняется, как правило, либо примесями водорода в составе мишеней, так как многие металлы способны поглощать водород, либо присутствием водяных паров или углеводородной пленки на поверхности мишеней, образующейся при работе вакуумных насосов, откачивающих мишенную камеру. Типичные спектры протонов показаны на рис. 3. В опытах с плоскими металлическими мишенями средняя темпера-

V/

Рис. 3. Спектры протонов. Слева - медная плоская мишень толщиной 0.8 мм; справа - медный «микродот», 0 26 мкм, толщина 0.22 мкм

тура протонов, составила -500 кэВ. Спектр протонов имеет широкий, протяженный максимум при энергии порядка 1,3-1,5 МэВ, максимальная энергия отсечки в спектре около 2,5-3 МэВ. Значение полной энергии протонов находится в диапазоне 1050 мДж. В экспериментах не наблюдается связи между величиной энергетического контраста лазерного импульса и выходом протонов, то есть среднее число частиц, эмитированных с фронтальной стороны мишени, остается неизменным, как и значение максимальной энергии. Спектральная характеристика практически одинакова как для медных мишеней, так и для мишеней из алюминия. Коэффициент конверсии лазерной энергии в энергию быстрых протонов составил 0,2-1 %. При облучении мишеней типа «микродот» результаты существенно изменились. Во-первых, в спектрах появился более выраженный максимум при таком же значении энергии, как и в случае с плоскими металлическими мишенями. Во-вторых, средняя температура, максимальная и полная энергия, уносимая быстрыми протонами, заметно увеличились: Т~600 кэВ, Етах~3,5-5,3 МэВ, 1/У,0, -200-400 мДж. При этом коэффициент конверсии лазерной энергии вырос до 3-8 %.

Результаты проведенных экспериментов показали, что наличие в мишенях типа «микродот» точечной области с зарядом, превышающим заряд обкладок, способствует созданию более благоприятных и эффективных условий для ускорения ионов с фронтальной стороны мишени, приводит к заметному увеличению числа частиц в пучке и модуляции спектра. На основании эксперим'ентальных результатов можно сделать предположение, что при использовании мишеней типа «микродот» в экспериментах по лазерно-плазменному ускорению частиц, или других структурированных мишеней, становится возможным создание лазерно-плазменного источника корпускулярного излучения с достаточно высокой эффективностью и квази-моноэнергетическим спектром для применения в прикладных задачах.

Раздел 2.4 посвящен экспериментальному исследованию характеристик быстрых протонов, ускоренных с тыльной стороны мишени при плотностях потока энергии лазерного излучения порядка 1019 Вт/см2.

В подразделе 2.4.1 описаны эксперименты по исследованию процессов генерации быстрых протонов в зависимости от параметров лазерного излучения и типа мишени. В экспериментах использовались плоские мишени из алюминиевой фольги толщиной 5 мкм и мишени комбинированного типа. Комбинированные мишени состояли из алюминиевой подложки толщиной 5 мкм с нанесенным слоем полиэтилена по всей поверхности такой же толщины. Другой тип мишеней представлял собой тонкое основание в виде диска диаметром 250 мкм и толщиной 5 мкм с точечной областью диаметром порядка 25 мкм и толщиной 1-10 мкм. В одном случае основанием служила медная фольга, а точечная область изготавливалась из полиэтилена, в другом случае, основание изготавливалось из полиэтилена, а точечная область из меди. Выход быстрых протонов в экспериментах измерялся с помощью четырех од-ноканальных времяпролетных спектрометров. Спектрометры были установлены на мишенной камере под разными углами наблюдения относительно нормали мишени. В первой серии экспериментов использовались мишени из алюминия толщиной 5 мкм, которые облучались пучком лазера при нормальном падении на мишень. В этих опытах изучалось влияние контраста лазерного импульса на выход протонов с тыльной поверхности мишени. Величина контраста (отношение интенсивности основного импульса к интенсивности предымпульса длительностью 1 пс с опережением основного на 12 не) менялась в пределах от 107 до 1011. Интенсивность лазерного излучения на мишени составляла величину 1018-101э Вт/см2. Сигнал детектора спектрометра пропорционален энергии протонов, поглощенной в чувствительном объеме детектора. Эта поглощенная энергия, отнесенная к телесному углу регистрации детектора (5де-Ддет2), вычислялась по формуле

где IV- средняя энергия образования пары носителей в кремнии, равная 3,6 эВ, Цет - длина пролетной базы спектрометра, Э^ет - площадь окна детектора, ццет - заряд собранный с детектора, е - заряд электрона. На рис. 4 приведена зависимость отношения величины дЕ/сЮ. к энергии лазерного излучения на поверхности мишени от контраста лазерного импульса. Рис. 4 наглядно демонстрирует возрастание угловой плотности ионного пучка с ростом величины контраста лазерного излучения,

наибольший выход протонов наблюдается при контрасте 5-1011. Максимальная энергия протонов, измеренная в данных экспериментах, для тонких алюминиевых мишеней имеет значение в среднем около 6 МэВ. Как показали результаты экспериментов, значение максимальной энергии протонов практически не зависит от способов облучения мишеней. При воздействии лазерным импульсом в случае я-поляризации или р-поляризации среднее значение максимальной энергии протонов оставалось практически одинаковым. В экспериментах с комбинированными мишенями полная энергия протонов, поглотившихся в детекторе, которая характеризует их количество, при облучении мишеней с точечной областью из металла (фокусировка лазерного излучения производилась на металл) значительно превышает аналогичные показатели для других видов мишеней (типичное значение -400 мДж/ср) и составляет величину -2 Дж/ср. Выход протонов из этих мишеней, и соответственно, эффективность их генерации для такого типа мишеней, оказался примерно в 5 раз выше по сравнению с одиночными мишенями из металлической фольги и другими многослойными мишенями, которые использовались в данных экспериментах. Максимальная энергия быстрых протонов для таких мишеней составила 7-9 МэВ.

Подраздел 2.4.2 посвящен исследованию углового распределения быстрых протонов, ускоренных с тыльной стороны мишени. Измерения, проведенные с помощью четырех времяпролетных спектрометров, расположенных под разными углами относительно направления нормали мишени, показали, что эмиссия протонов на углы, превышающие 15 градусов, в десятки-сотни раз меньше, либо вообще отсутствует по сравнению с выходом протонов в окрестности нормали мишени. Кроме этого, на периферийных углах наблюдается резкое снижение максимальной энергии частиц. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что основная часть

1.00Е+08 1.0№«>9 1.008*10 1.00Е+11 1.00В Контр;*а лазерного импульса Рис. 4. Зависимость отношения полной энергии протонов, поглотившихся в детекторе, к энергии лазерного импульса на мишени от контраста лазерного импульса

быстрых протонов, эмитированных с тыльной поверхности мишени, заключена в конусе с половинным углом раствора порядка 15е. Качественное согласие с данными ' результатами измерений дает и изображение области взаимодействия, полученное с помощью фотографической бумаги, расположенной непосредственно за мишенью. Фотобумага находилась за мишенью на расстоянии 1,5 см. Такая методика позволяет получить изображение области взаимодействия и оценить конус разлета частиц. На рис. 5 приведено изображение отпечатка протонного пучка, угол пространственного распределения частиц по этим данным оценивается около 20°. Два пятна одинаковой формы, смещенные относительно протонного отпечатка, и расположенные в нижнем левом углу изо'бражения на рис. 5, соответствуют двум рефлексам ла-(

зерного пучка, отраженного от элементов оптическои схемы установки СОКОЛ-П.

В подразделе 2.4.3 представлены результаты экспериментальных исследований спектров и ориентационной зависимости быстрых протонов. В данной постановке экс-Рис. 5. Изображение периментов использовался один времяпролетный спек-протанного пучка трометр, угол наблюдения которого оставался фиксированным, а нормаль мишени каждый раз ориентировалась под разными углами от I опыта к опыту относительно направления на детектор. Правомерность таких изме-1 рений основывается на результатах проведенных выше экспериментов, которые показали, что выход протонов с тыльной стороны мишени всегда направлен вдоль ' нормали мишени и очень слабо зависит от угла падения лазерного импульса на мишень. Кроме того, в данной серии опытов была существенно снижена чувствитель-1 ность методики измерения спектров путем более жесткой коллимации канала спектрометра (с целью уменьшения вклада рассеянного излучения в сигнал детектора),

уменьшением площади чувствительной области детектора с помощью дополнительной диафрагмы и увеличением пролетной базы спектрометра. На рис. 6 приведен спектр быстрых протонов. В этом опыте облучалась мишень из алюминиевой фольги толщиной 5 мкм. Энергия лазерного излучения на мишени составила около 8Дж, длительность лазерного импульса -0,8 пс, интенсивность лазерного излучения около 0,8Ю19 Вт/см2. Максимальная энергия протонов, зарегистриро-

Рис. 5. Изображение протонного пучка

м

■

-г ю

а"

ТЗ

ю

^ ю'

г

т^тпштшшгг:

НЕЙ::: :: ;:! :!

.......Ро |

}.......I......I-

0123456709

Е.МэВ

Рис. 6. Спектр быстрых протонов с тыльной стороны мишени

ванная в этом эксперименте, составила более 8 МэВ, а температура спектра - 1,2 МэВ. На рис. 7 приведена экспериментальная ориентационная зависимость выхода быстрых протонов, характеризующая их угловое распределение относительно нормали мишени. По оси ординат отложена величина с1Е/сК1 (поглощенная в детекторе энергия протонов, отнесенная к телесному углу регистрации детектора) нормированная на энергию лазерного импульса. По оси абсцисс отложен угол наблюдения детектора времяпролетного спектрометра относительно нормали мишени. По результатам измерений, представленных на рис. 7, можно сделать оценку углового распределения пучка протонов для данных условий экспериментов: пучок быстрых протонов с тыльной стороны мишени сконцентрирован в конусе с угловым раствором порядка 20° относительно нормали мишени. Экспериментальный результат полностью подтверждает проведенные ранее измерения углового распределения протонов, и предоставляет возможность применения данной методики для измерения углового распределения быстрых частиц в экспериментах подобного типа.

Подраздел 2.4.4 посвящен экспериментальным исследованиям ускорения протонов из ультратонких фолы. Основной целью данных экспериментов являлось изучение зависимости выхода быстрых протонов от толщины мишени в экспериментальных условиях на лазерной установке СОКОЛ-П. Установка СОКОЛ-П обеспечивала генерацию лазерных импульсов с энергией до 10 Дж и длительностью 0,8-1 пс. Интен- I сивность лазерного излучения на мишени составила величину порядка 1019 Вт/см2. Контраст по интенсивности лазер- I ного импульса был более 1011, а контраст по энергии усиленной спонтанной эмиссии Ключевым параметром при проведении подобного рода экспериментов является высокий энергетический контраст уровня усиленной спонтанной люминесценции, в этом случае становится возможным использование ультратонких мишеней из проводящего или диэлектрического материала субмикронной толщины. В экспериментах использовались мишени из алюминия толщиной от 0,1 до 5 мкм, двухслойные мишени из поликарбоната толщиной 55 нм с напыленным слоем алюминия 30-40 нм и мишени из лавсана толщиной 0,1-5 мкм. На рис. 8 представлены 1 результаты экспериментов, в которых изучалось влияние толщины мишени из алюминия на выход протонов. Экспериментальные результаты показывают, что величи-

Угол наблюдения детектора относительно нормали мишени, градусы

Рис. 7. Экспериментальная ориентационная зависимость выхода быстрых протонов

на выхода ионов растет обратно пропорционально толщине мишени. При снижении толщины фольги с 5 мкм до 0,1 мкм ионный выход увеличился почти в 5 раз (см. рис. 8).

0 ______ Вместе с тем, как оказалось, материал

0.05|-(а) мишени не влияет на количество ус-

коренных ионов. Выход протонов из металлических и диэлектрических мишеней одинаковой толщины практически совпадает. Детальное изучение поведения максимальной энергии отсечки в спектре быстрых протонов в условиях проводимых экспериментов показало, что максимальная энергия частиц в пучке незначительно уменьшается с уменьшением толщины мишени в отличие от их выхода (рис. 9). Наблюдаемое в эксперименте снижение максимальной энергии протонов невелико, и при уменьшении толщины мишени с 5 мкм до 0,1 мкм оно составляет около 20 %. Максимальная энергия протонов из диэлектрических пленок несколько ниже, чем из металлических образцов той же толщины.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию рентгеновского излучения, генерируемого при взаимодействии фемтосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями при интенсивности 10 -1018 Вт/см2. Эксперименты проведены на мультитераваттной фемтосекунд-ной титан-сапфировой лазерной установке, которая расположена в лаборатории лазерного воздействия Объединенного института высоких температур РАН (ОИВТ РАН), г. Москва. Целями данных экспериментов являлись исследование эффективности генерации

10" 10

Target thickncss (цт)

Рис. 8. Зависимость выхода быстрых протонов от толщины мишени (а). Зависимость максимальной энергии быстрых ионов от толщины мишени (Ь)

11-Ш 10

0.1 1 толщина мишени, мкм

Рис. 9. Максимальная энергия ускоренных протонов. Квадратики - эксперименты с металлическими мишенями, звездочки- эксперименты с диэлектрическими мишенями

жесткого тормозного рентгеновского излучения фемтосекундной высокотемпературной плазмы в зависимости от условий облучения твердотельных мишеней, и выхода характеристического рентгеновского излучения при воздействии лазерных импульсов на мишени с модифицированной поверхностью.

В разделе 3.1 приведено описание фемтосекундной лазерной системы. Лазерная система создана на базе элементов производства фирмы Coherent, необходимых для реализации схемы усиления фазомодулированного (чирпированного) оптического импульса. В состав установки входят фемтосекундный задающий генератор, временной расширитель длительности лазерного импульса (стретчер), регенеративный усилитель, многопроходный усилитель и вакуумный временной компрессор. В качестве активной среды лазера используется кристалл из титан-сапфира (T¡3+:AI203, TirSapphire, T¡:Sa). В разделе последовательно рассмотрены основные узлы установки и приведены ключевые характеристики лазерной системы.

В разделе 3.2 приведено описание мишенной камеры, системы фокусировки и наведения лазерного излучения на мишень. В зависимости от экспериментов для фокусировки использовались параболические зеркала с фокусным расстоянием 102 мм и 254 мм. В случае использования параболического зеркала с фокусным расстоянием 254 мм диаметр фокального пятна на мишени составлял около 14 мкм по уровню 1/е от максимальной интенсивности, а для зеркала с фокусным расстоянием 102 мм порядка 7 мкм.

В разделе 3.3 представлены описания диагностических методик, которые использовались в экспериментах по исследованию эффективности генерации рентгеновского излучения фемтосекундной высокотемпературной плазмы. В состав диагностического рентгеновского комплекса входят: сцинтилляционный детектор ССДИ37 производства ФГУП НИИ Импульсной техники и фокусирующий спектро-" метр с изогнутым кристаллом, построенный по схеме Гамоша, разработанный и изготовленный в ФИАН.

Раздел 3.4 посвящен экспериментальным исследованиям жесткого рентгеновского излучения, генерируемого при взаимодействии фемтосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями при интенсивности лазерного излучения на поверхности мишени 1017-101в Вт/см2. Целью данных экспериментов являлось исследование эффективности генерации жесткого рентгеновского излучения фемтосекундной высокотемпературной плазмы в зависимости от параметров лазерного импульса (контраст, интенсивность) при облучении твердотельных металлических мишеней. Угол падения лазерного пучка на поверхность мишени составпял около 45°. Лазерная установка в данных экспериментах работала в режиме однократного импульса. В опытах использовались массивные мишени из меди, изготовленные в виде

цилиндра с диаметром основания 25 мм и высотой 15 мм. Выход жесткого рентгеновского излучения в области энергий свыше 100 кэВ измерялся с помощью сцин-тилляционного детектора ССДИ37. Детектор располагался на расстоянии 138 см от окна вакуумной камеры. В экспериментах был исследован интегральный по спектру и времени выход жесткого рентгеновского излучения в зависимости от интенсивности и контраста падающего лазерного импульса при разных углах наблюдения. Выход жестокого рентгеновского излучения измерялся последовательно в двух точках наблюдения: по нормали мишени, и вдоль поверхности мишени под малым углом скольжения порядка 5°. На рис. 10 приведена зависимость выхода жесткого рентгеновского излучения при интенсивности 1018 Вт/см2 от величины контраста наносе-кундного предымпульса (отношение интенсивности основного греющего импульса к интенсивности предымпульса, опережающего основной на 10 не) для малых углов наблюдения относительно поверхности мишени. Результаты экспериментов показали, что при интенсивности лазерного импульса порядка 1018 Вт/см2 роль наносе-кундного предымпульса становится существенной только при малых углах наблюдения относительно поверхности мишени, а в направлении по нормали мишени выход жесткого рентгеновского излучения практически не зависит от контраста лазерного

импульса. Наибольший выход жесткого рентгеновского излучения наблюдается при облучении мишени лазерными импульсами с высоким значением контраста. В данных экспериментах было зафиксировано наличие резкой анизотропии в угловом распределении жесткого рентгеновского излучения в диапазоне интенсивностей лазерного излучения -1018 Вт/см2. Выход жесткого рентгеновского излучения по нормали мишени примерно в 2,5 раза превышает выход на углы близкие к поверхности мишени.

Раздел 3.5 посвящен экспериментальному исследованию характеристического рентгеновского излучения при воздействии фемтосекундных лазерных импульсов на наноструктурированные мишени. В экспериментах был исследован абсолютный выход характеристического рентгеновского /<а-излучения для фемтосекундных р-поляризованных лазерных импульсов в зависимости от типа мишени при интенсивности на поверхности мишени порядка 1017 Вт/см2. Регистрация спектров характеристического рентгеновского излучения осуществлялась кристаллическим

>. ю ■

а X

а х

Ш-

10' 10* 10! 10' 10! Contrast

Рис. 10. Зависимость выхода жесткого рентгеновского излучения от величины наносекундного предымпульса (наносекундного контраста) лазерного импульса в области малых углов наблюдения относительно поверхности мишени

спектрометром Гамоша. В качестве мишеней в опытах использовалась гладкая медная фольга толщиной 8 мкм и 31 мкм, и медная фольга с наноструктурированной поверхностью. Последний тип мишеней представлял собой медную подложку толщиной 5 мкм с металлическими столбиками, возвышающимися над поверхностью подложки. Плотность распределения столбиков на поверхности составляла около 10е столбиков/см2. Каждый столбик имел диаметр 400-500 нм, высота столбика была равна порядка 1 мкм. Плотность такой структуры составляла -20 % от плотности меди. Наноструктурированные мишени были изготовлены в научно-исследовательском центре вБ! (Центр по изучению тяжелых ионов имени Гельм-гольца, Дармштадт, Германия). Типичные спектры характеристического рентгеновского /^-излучения для разных типов мишеней приведены на рис. 11.

зсхю • * Си март . ь Сим .11 5000 . с СиЬЭВцпятпая

« 2(М0 р \ «ХХ> [ • Ж» X

I ЮТ; н .1 10041 к ! 1 а ч 1 1 5 НИХ) л 1

Г. -чЛЛА^ 0 ЧЛЧ: 0

I.» 1,5: I.» 1.56 |,я I.» 1,50 1,1?. 1.54 1,54 1,58 1,» 1Д1 |„53 1<м |,55 | а

»««Лццк.* *'.«1»р1|,Л »„„„„«.Л

Рис. 11. Спектры характеристического рентгеновского излучения из различных типов мишеней: а - полированная медная фольга толщиной 8 мкм, Ь - полированная медная фольга толщиной 31 мкм, с -медная фольга толщиной 8 мкм с наностолбиками

Значение энергии лазерного импульса в экспериментах составляло 9.2±0.5 мДж. При длительности лазерного импульса 40±5 фс и диаметре пятна фокусировки 14 мкм максимальная интенсивность лазерного излучения на поверхности мишени имела значение -1,4-1017 Вт/см2. Зарегистрированные в опытах спектры характеристического рентгеновского излучения получены путем накопления сигнала по 10 импульсам лазерного излучения. Для каждого типа мишени было выполнено 5 серий экспериментов. Расчет выхода характеристического рентгеновского Ка-излучения выполнялся в интервале длин волн АЛ = 0,01 А, обозначенном вертикальными линиями (рис. 11, с) с использованием абсолютной калибровки рентгеновского спектрометра. Ошибка определения величины выхода /^-излучения определялась как средне-квадратическое отклонение от среднего значения по 5 измерениям. В таблице приведен экспериментально измеренный выход характеристического рентгеновского Ка-излучения для мишеней, используемых в экспериментах, совместно с результатами теоретического моделирования [4]. Результаты экспериментов показали, что при использовании наноструктурированных мишеней, облучаемых р-попяризованными фемтосекундными лазерными импульсами с интенсивностью порядка 1017 Вт/см2, абсолютный выход характеристического рентгеновского излучения

превышает примерно в 1,7 раза аналогичное значение для мишеней, изготовленных

из полированной медной фольги без предварительной модификации поверхности.

Результаты измерений и расчетов квантового выхода характеристического рентгеновского Ко-излучения для различных типов мишеней

Выход Ко, фо-тон/(срхимпульс) Медная фольга толщиной 8 мкм, У„, Медная фольга толщиной 31 мкм, Уо2 Увеличение выхода Ка, Уа2/ Уа 1 Медная фольга толщиной 8 мкм с наностолбика-ми, Уо3 Увеличение выхода Ка, Уаз/ П,

Эксперимент (0,9±0.2)-108 (1,3±0.2)-108 1,35 (1,6±0.2)-108 1,7

Расчет 0,70-108 0,95- 10е 1,36 1,2-10® 1,7

В экспериментах также наблюдается увеличение выхода Ка-излучения в зависимости от толщины фольги. Для мишеней толщиной 31 мкм абсолютный выход примерно в 1,3 раза выше, чем для фолы толщиной 8 мкм. Коэффициент конверсии энергии лазерного импульса в энергию фотонов монохроматической линии рентгеновского Ка-излучения г] = 2пхУ/Е\а^ во всех экспериментах составил порядка 10 4. Полученные результаты указывают на перспективность использования наноструктуриро-ванных мишеней для увеличения выхода характеристического рентгеновского излучения в экспериментах при воздействии высококонтрастных фемтосекундных лазерных импульсов, и создания лазерно-плазменного источника рентгеновского излучения в научно-практических целях.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны диагностические методики для экспериментальных исследований спектрально-угловых характеристик быстрых ионов и жесткого рентгеновского излучения, генерируемых в лазерно-плазменных экспериментах при интенсивно-стях лазерного излучения 10,7~ 10,э Вт/см2.

2. Определены спектрально-угловые характеристики быстрых дейтронов, ускоренных навстречу лазерному пучку из твердотельных мишеней, содержащих дейтерий и тритий, при интенсивностях пикосекундного лазерного импульса ~1018 Вт/см2. Показано, что основной вклад в нейтронный выход для (С02)п - мишеней обусловлен дейтронами с энергиями в диапазоне 0,7-2 МэВ.

3. Экспериментально показано, что при интенсивности пикосекундного лазерного импульса ~1019 Вт/см2 выход протонов, ускоренных с тыльной стороны мишени, значительно возрастает с уменьшением интенсивности наносекундного предым-пульса до -108 Вт/см2 и толщины мишени. При снижении толщины мишени с 5 мкм до 0,1 мкм выход протонов увеличивается до 5 раз и не зависит от ее материала.

4. Экспериментально показано, что при воздействии р-поляризованных фемтосе-кундного лазерного импульса с интенсивностью ~1018 Вт/см2 на массивную металлическую мишень выход жесткого рентгеновского излучения в диапазоне энергий квантов свыше 100 кэВ зависит от наличия наносекундного предымпуль-са только при малых углах наблюдения относительно поверхности мишени.

5. Экспериментально определен квантовый выход характеристического рентгеновского Кд-излучения плазмы, образующейся при воздействии на медные мишени с наноструктурированной поверхностью высококонтрастных р-поляризованных фемтосекундных лазерных импульсов с интенсивностью ~1017 Вт/см2. Показано, что квантовый выход Ко-излучения из наноструктурированных мишеней превышает в 1,7 раза аналогичное значение для мишеней, изготовленных,из полированной медной фольги.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андрияш A.B., Вихляев Д.А., Дмитров Д.А., Запысов А.Л., Какшин А.Г., Капустин И.А., Лобода Е.А., Лыков В.А., Потапов A.B., Пронин S.A., Санжин В.Н., Сапрыкин В.Н., Угоденко A.A., Чефонов О.В., Чижков М.Н, Исследование углового распределения и спектра быстрых ионов при облучении мишеней ультракороткими лазерными импульсами установки СОКОЛ-П // Физика Плазмы - 2006. - Т. 32. -№2.-0.156-159.

2. Вихляев Д.А., Владимиров А.Г., Гаврилов Д.С., Горохов С.А., Какшин А.Г., Лобода Е.А., Лыков S.A., Мокичева Е.С., Потапов A.B., Пронин В.А., Сапрыкин В.Н., Сафронов К.В., Толстоухов П.А., Чефонов О,В., Чижков М.Н. Экспериментальное исследование ускорения протонов из тонких фольг, облучаемых ультраинтенсивным высококонтрастным лазерным импульсом // Письма в ЖЭТФ - 2008. - Т. 88. - Вып. 11 - С. 830-833.

3. Vikhlyaev D.A., Vladimirov A.G., Gavrilov D.S., Gorokhov S.A., Kakshin A.G., Loboda E.A., Lykov V.A., Mokicheva E.S., Potapov A.V., Pronin V.A., Saprykin V.N., Safronov K.V., Tolstoukhov P.A., Chefonov O.V., Chizhkov M.N. Proton Acceleration from Targets Irradiated by Ultraintense High-Contrast Laser Pulses in the SOKOL-P Facility // Plasma Physics Reports - 2010. - Vol. 36. - N. 5. - P. 443-445.

4. OvchinnikovA.V., Kostenko O.F., ChefonovO.V., RosmejO.N., AndreevN.E., Agranat M.B., Duan J.L., Liu J., Fortov V.E. Characteristic x-rays generation under the action of femtosecond laser pulses on nanostructured targets // Laser and Particle Beams -2011.- Vol. 29. - P. 249-254.

5. Andriyash A.V., Vikhlyaev D.A., Dmitrov D.A, Zapysov A.L., Kakshin A.G., Kapustin I.A., Loboda E.A., Lykov V.A., PotapovA.V., Pronin V.A., Sanzhin V.N., Saprykin V.N., Ugodenko A.A., Chefonov O.V., Chizhkov M.N. Fast deuteron spectrum measurement in experiments at 10 TW picosecond laser facility SOKOL-P // Book of Abstracts of 28th ECLIM, Rome, Italy, September 6-10,2004. - P. 232-236.

6. Андрияш А. В., Вихляев Д. А., Дмитров Д. А., Запысов А. Л., Какшин А. Г., Капустин И А, Побода Е. А., Лыков В. А., Потапов А. В., Пронин В. А., Санжин В. И., Сапрыкин В. Н., Угоденко А. А., Чефонов О. В., Чижков М. Н. Исследование углового распределения и спектра быстрых ионов при облучении мишеней ультракороткими лазерными импульсами установки СОКОЛ-П // XI Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы». Тезисы докладов, 2005.

7. Андрияш А.В., Вихляев Д.А., Дмитров Д.А., Запысов А.Л., Какшин А.Г., Капустин И.А., Лобода Е.А., Лыков В.А., Потапов А.В., Пронин В.А., Санжин В.Н., Сапрыкин В.Н., Угоденко А.А., Чефонов О.В., Чижков М.Н. Исследование углового распределения и спектра быстрых ионов при облучении мишеней ультракороткими лазерными импульсами установки СОКОЛ-П // Тезисы международной конференции «VIII Забабахинские научные чтения» 5-10 сентября, 2005 г. - С. 90.

8. Andriyash A.V., Vikhlyaev D.A., Dmitrov D.A, Zapysov A.L., Kakshin A.G., Kapustin I.A., Loboda E.A., Lykov V.A., PotapovA.V., Pronin V.A., Sanzhin V.N., Saprykin V.N., Ugodenko A.A., Chefonov О. V., Chizhkov M.N. Investigation of an Angular Distribution and Spectrum of Fast Ions at an Irradiation of Targets by Ultrashort Laser Pulses of the SOKOL-P Facility // XXIX ECLIM, Madrid, June 11-16, 2006. Book of abstract, P. 251.

9. Вихляев ДА.,. Гаврилов Д.С, Дмитров Д.А., Какшин А.Г., Капустин И.А., Лобода Е.А., Потапов А.В., Суханов В.Н., Тищенко А.С., Угоденко А.А., Чефонов О.В. Влияние временного контраста лазерного импульса 10 ТВт Nd:glass установки СОКОЛ-П на остроту фокусировки пучка на мишени // Тезисы международной конференции «IX Забабахинские научные чтения», г. Снежинск, 10-14 сентября 2007 г.-С. 102.

10. Чефонов О.В., Андрияш А.В., Вихляев Д.А., Гаврилов Д.С., Горохов С.А., Дмитров Д.А., Запысов А.Л., Какшин А.Г., Капустин И.А., Лобода Е.А., Лыков В.А., Потапов А.В., Санжин В.Н., Сапрыкин В.И., Сафронов К.В., Толстоухов П.А., Угоденко А.А., Чижков М.Н. Исследование спектрально-углового распределения быстрых протонов с тыльной стороны мишени в экспериментах на установке СОКОЛ-П при плотности потока лазерного излучения порядка 1019 Вт/см2 И Тези-

сы международной конференции «IX Забабахинские научные чтения», г. Снежинок, 10-14 сентября 2007 г. - С. 102.

11 .Gavrilov D.S., Vikhlyaev D.A., Gorokhov S.A., Dmitrov D.A., Zapysov A.L., Kakshin A.G., Kapustin I.A., Loboda E.A., LykovV.A., Potapov A.V., Pronin V.A., Rykovanov G.N., Sanzhin V.N., Saprykin V.N., Safronov K.V., Tolstoukhov P.A., Ugodenko A.A., Chefonov O.V., Andriyash A.V. The spectral-angular distribution measurements of fast protons from the rear side of a target in experiments on the SOKOL-P facility at laser intensity of 10л19 W/cmA2 // American Physical Society, 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, November 17-21,2008, - abstract #JP6.131.

12.Andriyash A.V., Gavrilov D.S., Gorokhov S.A., Dmitrov D.A., Zapysov A.L., Kakshin A.G., Kapustin I.A., Loboda E.A., Lykov V.A., Pronin A.V., SafronovK.V., Sanzhin V.N., Saprykin V.N., Tolstoukhov P.A., Ugodenko A.A., Chefonov O.V., Chizhkov M.N. Experimental Investigation of Spectral-Angular Distribution of Fast Protons from Rear Side of a Target on the SOKOL-P Laser Facility // 30th European Conference on Laser Interaction with Matter, Darmstadt Congress Center Darmstadtium, Germany, August 31 - September 5,2008, Book of abstract, P029, P. 76.

13. Chefonov O.V., OvchinnikovA.V., Sitnikov D.S. Investigation of hard x-ray generation from solid target irradiated with fs-laser pulses // XXV International Conference on Equations of State for Matter, Elbrus, Kabardino-Balkaria, Russia, March 1-6,2010, http://www.ihed.ras.ru/elbrus10/main/.

\4.Andreev N.E., Agranat M.B., Ovchinnikov A.V., Ashitkov S.I., Duan J., Chefonov O.V., Cros В., Kostenko O.F., Rosmej O.N., Sitnikov D.S., Wahlstrom C.-G., Fortov V.E. Generation of high energy electrons and x-rays under the action of short intense laser pulses: theory and experiment // 3rd EMMI Workshop on Plasma Physics with Intense Laser and Heavy Ion Beams, Moscow, Russia, May 20-21, 2010, http://www.ihed.ras.ru/emmi2010/list_of_abstracts/.

15.Агранат М.Б., Андреев H.E., Костенко О.Ф., Овчинников А.В., Розмей О.Н., Фортов В.Е., Чефонов О.В. Характеристическое рентгеновское излучение при воздействии фемтосекундных лазерных импульсов на наноструктурированные мишени // Юбилейная научная КОНФЕРЕНЦИЯ, посвященная 50-летию создания Учреждения Российской академии наук Объединенного института высоких температур РАН, Москва, 21 октября 2010 г, Сборник тезисов докладов. - С. 102105.

ЧефоНов Олег Владимирович

ГЕНЕРАЦИЯ БЫСТРЫХ ИОНОВ И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ УЛЬТРАКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ МИШЕНЯМИ

Автореферат

Подписано в печать 09.08.2011 Формат 60x84/16 Печать офсетная Уч.-изд.л. 1,5 Усл.-печ.л. 1,39 Тираж 100 экз.__Заказ N 173_Бесплатно

ОИВТ РАН. 125412, Москва, Ижорская ул., 13, стр. 2.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕРАЦИИ БЫСТРЫХ ЧАСТИЦ И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ МИШЕНЯМИ

1.1 Механизмы генерации горячих электронов в плазме

1.1.1 Резонансное поглощение

1.1.2 Вакуумный нагрев

1.1.3 ух.6 механизм

1.2 Генерация рентгеновского излучения

1.2.1 Непрерывное тормозное рентгеновское излучение

1.2.2 Характеристическое рентгеновское излучение

1.3 Механизмы ускорения ионов

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЕНЕРАЦИИ И СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БЫСТРЫХ ИОНОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С

ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ МИШЕНЯМИ

2.1 Лазерная установка СОКОЛ-П

2.1.1 Пикосекундный стартовый комплекс

2.1.2 Усилительный тракт

2.1.3 Временной компрессор

2.1.4 Фокусировка лазерного излучения на мишень

2.1.5 Параметры установки СОКОЛ-П

2.2 Времяпролетный спектрометр быстрых ионов

2.2.1 Времяпролетный метод измерения

2.2.2 Принципиальная схема времяпролетного спектрометра

2.2.3 Детекторы

2.2.4 Калибровка детекторов

2.2.5 Метод фильтров для идентификации ионов

2.2.6 Восстановление спектральных распределений

2.3 Характеристики быстрых дейтронов и протонов, ускоренных с фронтальной стороны мишени

2.3.1 Спектры быстрых дейтронов

2.3.2 Спектрально-угловое распределение быстрых дейтронов

2.3.3 Спектральное распределение быстрых протонов

2.4 Ускорение протонов с обратной стороны мишени

2.4.1 Исследование процессов генерации быстрых протонов 69:

2.4.2 Угловое распределение быстрых протонов

2.4.3 Спектры и ориентационная зависимость быстрых протонов

2.4.4 Ускорение протонов из ультратонких фольг

2.5 Основные результаты главы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПЛАЗМЕ, ГЕНЕРИРУЕМОГО ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ

МИШЕНЯМИ ПРИ ИНТЕНСИВНОСТИ 1017-1018 ВТ/СМ

3.1 Фемтосекундная лазерная установка

3.1.1 Задающий фемтосекундный генератор

3.1.2 Временной расширитель и регенеративный усилитель

3.1.3 Многопроходный усилитель

3.1.4 Временной компрессор

3.1.5 Контраст лазерной системы

3.2 Мишенная камера, система фокусировки и наведения лазерного излучения на мишень

3.3 Методики рентгеновской диагностики лазерной плазмы

3.3.1 Детектор жесткого рентгеновского излучения

3.3.2 Кристаллический спектрометр рентгеновского излучения

3.4 Генерация жесткого рентгеновского излучения при взаимодействии фемтосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями

3.5 Экспериментальное исследование характеристического рентгеновского излучения при воздействии фемтосекундных лазерных импульсов на наноструктурированные мишени

3.6 Основные результаты главы

Актуальность исследований

Высокотемпературная плазма, возникающая при облучении твердотельных мишеней ультракороткими (г ~10-1000 фс) высокоинтенсивными (/ ~1017-1021 Вт/см2) лазерными импульсами, является уникальным объектом исследования в области физики высоких плотностей энергий и физики плазмы. Это напрямую связано со значительным прогрессом в создании лазерных систем с пиковой мощностью > 10-100 ТВт [1-9]. Использование лазеров такой мощности открывает новые возможности в изучении фундаментальных свойств веществ при сверхвысоких давлениях и температурах, в продолжение исследований по лазерному управляемому термоядерному синтезу, в задачах по исследованию рентгеновского и кор-, пускулярного излучения лазерной плазмы с целью создания лазерно-плазменных источников излучения и компактных ускорителей частиц для прикладных задач* [10-12].

При интенсивности лазерного излучения 1017—1019 Вт/см2 в лазерной плазме эффективно образуются^ потоки быстрых электронов, которые распространяясь в(. веществе мишени приводят к генерации рентгеновского излучения, формированию ускоренных ионов, инициированию различных ядерных реакций [12, 13].

Несмотря на то, что рентгеновское излучение, генерируемое в лазерно-плазменных взаимодействиях, считается достаточно хорошо изученным явлением,

I о о в случае релятивистских интенсивностей (/ > 10 Вт/см ) и в диапазоне энергий квантов 0.1-10 МэВ, до сих пор не существует единого понимания о влиянии параметров лазерного излучения и плазмы на данные процессы. Это указывает на то, что проведение экспериментальных исследований в этой'области остается актуальным и в настоящее время. В данном направлении исследований актуальным вопросом является также создание источника характеристического рентгеновского излучения с высокой спектральной яркостью, имеющего малый размер и короткую длительность, для задач, решаемых в физике твердого тела, химии, биологии, диагностике плотной плазмы, в физике быстропротекающих процессов. В этой области исследования сосредоточены на поиске новых типов мишеней для увеличения эффективности выхода характеристического рентгеновского излучения и оптимизации параметров лазерного импульса. Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, данная задача может быть решена с помощью новых нано-структурированных мишеней, облучаемых высококонтрастными лазерными импульсами [14-17].

Другой важной темой лазерно-плазменного взаимодействия и радиационных процессов, протекающих в лазерной плазме, является генерация быстрых ионов. Данный процесс обусловлен ускорением ионов в лазерной плазме за счет коллективных эффектов быстрых электронов под действием высокоинтенсивного лазерного излучения. Экспериментальные исследования» в этом направлении имеют большое фундаментальное и прикладное значение в целом ряде областей современной науки и техники, например, в концепции «быстрого зажигания» предварительно сжатых термоядерных мишеней и лазерного инициирования ядерных реакций, создании компактных источников нейтронов и ионов, создании станций по производству короткоживущих радиоактивных изотопов для позитронно-эмиссионной томографии, адронной терапии онкологических заболеваний.

При интенсивностях лазерного излучения на поверхности мишени >1018 Вт/см происходит эффективное ускорение пучков легких ионов в вакуум как с фронтальной поверхности мишени, так и с обратной стороны мишени, не подверженной воздействию лазерного излучения, в МэВ-ном диапазоне энергий [11-13]. Перспективность использования таких пучков в конкретных прикладных задачах указывает на необходимость знать и управлять характеристиками ускоренных частиц, такими как, энергетический спектр, угловое распределение, количеством частиц в пучке. Важным аспектом в таких исследованиях является и то, как на эти характеристики влияют параметры лазерного излучения и тип мишени, а комплексное изучение спектральных и угловых характеристик быстрых ионов способствует развитию фундаментальных основ ускорения ионов в лазерной плазме. В настоящее время малоизученным и недостаточно исследованным остается режим ускорения легких заряженных частиц при высоком контрасте лазерного импульса > Ю10, в котором становится возможным использование в качестве мишеней ультратонких пленок, толщина которых много меньше, чем длина волны лазерного излучения. Ожидается что, использование ультратонких лазерных мишеней позволит значительно увеличить количество и максимальную энергию ускоренных ионов [18].

Таким образом, проведение экспериментальных исследований, включающие в себя поисковые работы по выбору оптимальной мишени с целью увеличения эффективности передачи лазерной энергии в энергию быстрых частиц и получения пучков ионов с заданными параметрами, является актуальной и современной задачей. Сюда же можно отнести и наработку экспериментальных данных, получение практических рекомендаций по оптимизации условий экспериментов и управлению параметрами ускоренных пучков в перспективах их применения в конкретных приложениях и в фундаментальных научных исследованиях.

С другой стороны, одной из важных задач в изучении энергетических распределений быстрых заряженных частиц, образующихся при взаимодействии высокоинтенсивных ультракоротких лазерных импульсов с веществом, является разработка, усовершенствование и развитие новых диагностических методик корпускулярного излучения лазерной плазмы, которые имеют большую практическую значимость в диагностике высокотемпературной лазерной плазмы.

Цели и задачи диссертационной работы

Цель работы: создание высокоэффективных лазерно-плазменных источников корпускулярного и рентгеновского излучения.

Задачи работы:

1. разработка и создание диагностических методик для исследований спектрально-угловых характеристик ускоренных ионов и жесткого рентгеновского излучения, генерируемых в лазерно-плазменных экспериментах.

2. экспериментальное исследование спектрально-угловых характеристик ускоренных дейтронов и протонов при взаимодействии интенсивных (1018-1019 Вт/см2) лазерных импульсов пикосекундной длительности с различными типами твердотельных мишеней.

3. экспериментальное исследование эффективности генерации жесткого рентгеновского излучения в зависимости от параметров фемтосекундных лазерных импульсов и типа твердотельных мишеней.

Научная новизна работы

1. Впервые экспериментально измерены-спектрально-угловые характеристики, быстрых дейтронов, ускоренных навстречу лазерному пучку из твердотельных мишеней, содержащих дейтерий и тритий, приинтенсивностях пикосекундного лазерного импульса ~1018 Вт/см2. Экспериментально показано, что основной вклад в нейтронный выход для (С02)п - мишеней обусловлен дейтронами с энергиями в диапазоне 0.7-2 МэВ.

2. Экспериментально обнаружено, что при облучении мишеней, состоящих из водородосодержащего основания с точечной областью из металла, пикосекундны-ми лазерными импульсами с интенсивностью 1018-1019 Вт/см2 наблюдается значительное увеличение выхода протонов.

3. Экспериментально обнаружен эффект, показывающий, что при взаимодействии /»-поляризованного фемтосекундного лазерного импульса с массивной метал

1 о лической мишенью при интенсивности порядка .10 Вт/см выход жесткого рентгеновского излучения зависит от наличия^ наносекундного предымпульса только при малых углах наблюдения относительно поверхности мишени.

4. Впервые проведены исследования квантового выхода характеристического рентгеновского ^«-излучения из наноструктурированных мишеней нового типа. Показано, что при интенсивности ^-поляризованного фемтосекундного лазерного

17 излучения на поверхности мишени -10 Вт/см , выход рентгеновского излучения из мишеней с модифицированной поверхностью превышает в 1.7 раза аналогичное значение для мишеней, изготовленных из полированной медной фольги.

Практическая значимость

Полученные в работе экспериментальные данные по оптимизации параметров корпускулярного и рентгеновского излучения лазерной плазмы дополняют и расширяют научное представление о данной проблеме, и могут использоваться при создании различных моделирующих установок, эффективных импульсно-периодических источников нейтронов, ионов и рентгеновского излучения с заданными параметрами в научно-практических целях. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для уточнения и развития теоретических моделей генерации ускоренных ионов, нейтронов и рентгеновского излучения в лазерно-плазменных взаимодействиях, адекватных реальным экспериментальным условиям.

Апробация результатов работы

Основные результаты исследований диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах, научных семинарах конференциях: XXVTII European! Conference on Laser Interaction with Matter (XXVIIIECLIM, г. Рим, 6-10 сентября 2004 г.), XI Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» (ДВП-11, г. Троицк, Московской обл., 13-18 июня 2005 г.), международная конференция «VIII Забабахинские научные чтения» (ЗНЧ-2005, г. Снежинск, Челябинской обл., 5-10 сентября 2005 г.), XXIX European Conference on* Laser Interaction with Matter (XXIX ECLIM, г. Мадрид, 11-16 июня, 2006 г.), международная конференция «IX Забабахинские научные чтения» (ЗНЧ-2007, г. Снежинск, Челябинской обл., 10-14 сентября, 2007 г.), международная конференция «Мощные лазеры и исследования физики высоких плотностей энергии» - X Хари-тоновские тематические научные чтения (г. Саров, Нижегородской обл., 11-14 марта 2008 года в), 6-й Российский симпозиум «Проблемы физики ультракоротких процессов в сильнонеравновесных средах» (г. Новый Афон, Абхазия, 23 июля - 1 августа 2008 г.), XXX European Conference on Laser Interaction with Matter (XXX ECLIM, Дармштадт, Германия, 31 августа - 5 сентября, 2008 г.), XXV International Conference on Equations of State for Matter (EOS-2010, п. Эльбрус, Кабардино-Балкария, Россия, 1-6 марта, 2010 г.), 3rd EMMI Workshop on Plasma Physics with Intense Laser and Heavy Ion Beams (г. Москва, 20-21 мая, 2010 г.), юбилейная научная конференция, посвященная 50-летию создания Учреждения Российской академии наук Объединенного института высоких температур РАН (г. Москва, 21 октября 2010 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 4 статьи в реферируемых научных изданиях, входящих в перечень, рекомендуемых ВАК, и 11 работ в сборниках трудов конференций. личный вклад автора

Все изложенные в диссертационной работе оригинальные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии. Автором осуществлялась разработка и выбор диагностических методик, постановка и проведение экспериментов, проведение измерений и обработка экспериментальных данных, анализ результатов исследований и их интерпретация.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения. Работа > содержит 155 страниц, включая 71 рисунка, 10 таблиц и список цитируемой литературы по всем главам из 228 ссылок, включая пересекающиеся.

Основные результаты проведенных экспериментов заключаются в следующем.

1. Проведена разработка, сборка и наладка экспериментального стенда для исследований эффективности генерации жесткого рентгеновского излучения и характеристического линейчатого Аа-излучения меди, возникающего при взаимодействии фемтосекундных лазерных импульсов с твердотельными мишенями при« интенсивности на поверхности мишени порядка 1017-1018 Вт/см2.

2. Экспериментально обнаружено и показано, что при взаимодействии р-поляризованного лазерного импульса с массивной металлической мишенью прш интенсивности порядка 1018 Вт/см2 выход жесткого рентгеновского излучения, зависит от наличия наносекундного предымпульса только при малых углах наблюдения относительно поверхности мишени.

3. Показано, что при углах близких к поверхности мишени наибольший выход жесткого рентгеновского излучения, в диапазоне энергий-квантов > ЮО кэВ на- -блюдается при облучении1 мишени лазерными импульсами при отсутствии; наносекундного предымпульса (контраст по мощности лазерного импульса 07).

4. Показано, что в угловом распределении жесткого рентгеновского излучения в диапазоне интенсивностей лазерного излучения. ~1018 Вт/см2 наблюдается резкая анизотропия. Выход жесткого рентгеновского излучения по нормали мишени в 2.5 раза превышает выход на углы близкие к поверхности мишени.

5. Показано, что зависимость выхода жесткого рентгеновского излучения в диапазоне интенсивностей лазерного излучения ~1018 Вт/см2 пропорциональна I 1 о+о ч где /- интенсивность лазерного излучения.

6. Впервые проведены исследования абсолютного выхода характеристического рентгеновского Ад-излучения из мишеней, представляющих собой медную подложку толщиной 8 мкм с металлическими столбиками диаметром 400-500 нм и высотой порядка 1 мкм, возвышающимися над поверхностью подложки, с плотностью структуры составляющей -20% от плотности меди.

7. Показано, что при интенсивности /»-поляризованного лазерного излучения на

17 7 поверхности мишени ~10 Вт/см , абсолютный выход характеристического рентгеновского излучения из наноструктурированных мишеней превышает в 1.7 раза аналогичное значение для мишеней, изготовленных из полированной медной фольги.

8. Проведенное сравнение результатов измерений абсолютного выхода Ка-излучения с теоретическими расчетами, показало, что процессы генерации Ка-излучения в условиях проведенных экспериментов адекватно описываются моделью на основе механизма вакуумного нагрева компоненты горячих электронов.

заключение

1. Разработаны диагностические методики для экспериментальных исследований спектрально-угловых характеристик быстрых ионов и жесткого рентгеновского излучения; генерируемых в лазерно-плазменных экспериментах при ин-тенсивностях 1017- 1019 Вт/см2.

2. Определены спектрально-угловые характеристики; быстрых дейтронов; ускоренных навстречу лазерному пучку из твердотельных мишеней; содержащих дейтерий и тритий; при: интенсивностях пикосекундного лазерного импульса ~10'8 Вт/см2. Показано, что основной вклад в нейтронный выход для/ (GD2)n -мишеней обусловлен дейтронами с энергиями в диапазоне 0.7-2 МэВ.

3. Экспериментально показано, что при интенсивности пикосекундного лазер

19 2 ного импульса ~10 Вт/см выход протонов, ускоренных с тыльнойг стороны-мишени, значительно возрастает с уменьшением* интенсивности наносеку^ го, предымпульса до ~108 Вт/см2 и толщины мишени. При снижении толщины; мишени с 5 мкм до 0.1 мкм выход протонов увеличивается.до 5 раз и не зависит от. ее материала.

41 Экспериментально показано; что»при г воздействии/?-поляризованныхфемто-секундного лазерного импульса1 с интенсивностью ~10-8 Вт/см? на массивную* металлическую мишень выход жесткого рентгеновского излучения в диапазоне: энергий квантов свыше 100 кэВ зависит от наличия наносекундного предымпульса только при малых углах наблюдения относительно поверхности мишени.

5. Экспериментально определен: квантовыш выход характеристического рентгеновского ^-излучения плазмы, образующейся при: воздействии; на медные мишени с наноструктурированной: поверхностью высококонтрастных р~ поляризованных фемтосекундных лазерных импульсов с интенсивностью ~ 1017 Вт/см?. Показано, что квантовый выход ^-излучения из наноструктурирован-ных мишеней превышает в 1.7 раза аналогичное значение для?мишеней, изготовленных из полированной медной фольги.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.ф.-м.н. Агранату Михаилу Борисовичу за руководство, координирование, консультирование и активную помощь при подготовке настоящей работы.

Глубокая признательность и благодарность всем сотрудникам и коллегам отдела 53 НИО-5 РФЯЦ-ВНИИТФ за неоценимую всестороннюю помощь и содействие в проведении экспериментальных исследований на пикосекундной лазерной установке СОКОЛ-П. Отдельное спасибо Потапову А. В., Гилеву О. Н., Сапрыкину В. Н., Пронину В. А., Сафронову К. В., Лободе Е. А., Какшину А. Г. за плодотворную совместную работу. Автор выражает благодарность Чижкову М. Н. за проведение теоретической интерпретации экспериментальных результатов.

Автор искренне благодарен к.ф.-м.н. Овчинникову А. В. и к.ф.-м.н. Ситни-кову Д. С. за помощь в подготовке и проведении экспериментальных исследований на фемтосекундной лазерной системе ОИВТ РАН, за обсуждение полученных результатов. Автор выражает благодарность коллегам лаб. 1.5.1 НИЦ ТЭС ОИВТ за поддержку и помощь при подготовке диссертационной работы на всех ее этапах.

Автор благодарит Иванова М. И. за предоставленный детектор рентгеновского излучения ССДИ37.

За помощь в выборе направления исследований и последующую интерпретацию экспериментальных результатов автор выражает глубокую благодарность д.ф.-м.н., профессору Андрееву Н. Е. и к.ф.-м.н. Костенко О. Ф.

1. Progress on developing a PW ultrashort laser facility with ns, ps, and fs outputting pulses Text. / Qihua Zhu [et al.] // Proc. SPIE. 2007. - Vol. 6823. - P. 682306

2. Ultra-high intensity- 300-TW laser at 0.1 Hz repetition rate Text. / V. Yanovsky [et al.] // Optics Express 2008. - Vol. 16. - No 3. - P: 2109-2114

3. Particle and x-ray generation by irradiation of gaseous and solid targets with a 100 TW laser pulse Text. / O. Willi [et al.] // Plasma Phys. Control. Fusion 2009. - Vol. 51.-P. 124049

4. Лазерная установка «Прогресс-П» с усилением чирпированного импульса в неодимовом стекле Текст. / В.Г. Бородин [и др.] И Квант. Электроника 1999. - Т. 29.-№'11. -С. 101-105

5. Гаранин, С. Г. Мощные лазеры и их применение в исследованиях физики высоких плотностей энергии Текст. / С. Г. Гаранин // УФН- 2011. Т. 181. - С. 434-441

6. Коржиманов, А. В.Горизонты петаваттных лазерных комплексов / А. В. Коржиманов, А. А. Гоносков, Е. А. Хазанов, А. М. Сергеев // УФН 2011. - Т. 181. - С. 9-32

7. Фортов, В. Е. Экстремальные состояния вещества на Земле и в космосе / В. Е. Фортов // УФН 2009. - Т. 179. - С 653-687

8. Андреев, А. В. Ядерные процессы в высокотемпературной плазме, индуцируемой сверхкоротким лазерным импульсом Текст. / A.B. Андреев, В.М. Гордиен-ко, А.Б. Савельев-Трофимов // Квант. Электроника 2001. - Т. 31. - № 11. — С. 941-956.

9. Gibbon, R. Short-pulse laser plasma interactions Text. / R. Gibbon, E. Forster // Plasma Physics Control. Fusion - 1996. - Vol 38'. - P. 769-794

10. Intense Picosecond X-Ray Pulses from Laser Plasmas by Use of Nanostructured «Velvet» Targets Text. / G. Kulcsär [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2000. - Vol. 84. - P. 5149-5152

11. Gibbon, P. Stability of nanostructure targets irradiated by high intensity laser pulses Text. / P. Gibbon, O. N. Rosmej // Plasma Phys. Control. Fusion 2007. - Vol. 49.-P. 1873

12. Acceleration and! guiding of fast electrons by a nanobrush target Text. / Zongqing Zhao [et al.] // Phys. Plasmas 2010. - Vol. 17. - P. 123108

13. Highly enhanced hard x-ray emission from oriented metal nanorod arrays excited by intense femtosecond laser pulses Text. / S. Mondal [et al.] // Phys. Rev. В 2011. -Vol. 83.-P. 035408

14. Enhanced proton beams from ultrathin targets driven by high contrast laser pulses Text. / D. Neely [et al.] // App. Phys. Lett. 2006. - Vol. 89. - P. 0215021. Глава 1

15. Maiman, Т. H. Stimulated Optical Radiation in Ruby Text. / Т. H. Maiman // Nature. 1960. - Vol. 187. - P. 493-494

16. Делоне H. Б. Туннельная и надбарьерная ионизация атомов и ионов в поле лазерного излучения Текст. / Н. Б. Делоне, В. П. Крайнов // УФН 1998. - Вып. 168. -С. 531-549

17. Collimated Electron Jets by Intense Laser-Beam-Plasma Surface Interaction under Oblique Incidence Text. / H. Ruhl [et al.] // Phys. Rev. Lett. 1999. - Vol. 82. - P. 743746.

18. A study of picosecond laser-solid interactions up to 1019 W cm-2 Text. / F. N. Beg [et al.] // Phys. Plasmas 1997. - Vol. 4. - No. 2. - P. 447^157.

19. Overwiew of plasma-based accelerator concepts Text. / E. Esarey [et al.] // IEEE Trans. Plasma Sei. 1996. -Vol. 24. - P. 252-288.

20. Malka G. Experimental Confirmation of Ponderomotive-Force Electrons Produced by an Ultrarelativistic Laser Pulse on a Solid« Target Text. / G. Malka, J. L. Miquel // Physical Rev. Lett. 1996. - Vol. 77. - P. 75-78.

21. Electron Acceleration by a Wake Field Forced by an Intense Ultrashort Laser Pulse Text. /V. Malka [et al.] // Science 2002. - Vol. 298. - No. 5598. - P. 1596-1600.

22. Experimental Measurements of Hot Electrons« Generated by Ultraintense (>1019 W/cm2) Laser-Plasma'Interactions on Solid-Density Targets Text. / К. B. Wharton [et al.] // Phys. Rev. Lett. 19981 - Vol. 81. - P. 822-825

23. Андреев, А. А. Генерация жесткого рентгеновского излучения и быстрых частиц мультитераватгными лазерными импульсами Текст. / А. А. Андреев, В. Е. Яшин, А. В. Чарухчев // УФН 1999. - Т. 169. - № 1. - С. 72-78

24. Гамалий, Е. Г. О воздействии мощных ультракоротких импульсов света на вещество Текст. / Е. Г. Гамалий, В. Т. Тихончук // Письма в ЖЭТФ 1988. - Т. 48. -Вып. 8.-С. 413-415

25. Зиновьев, А. В. Лазерное ускорение электронов в тонкой металлической пленке Текст. / А. В. Зиновьев, А. В. Луговской // Письма в ЖЭТФ 1997. - Т. 66. -Вып. 1.-С. 8-12

26. Forslund, D. W. Theory and simulation of resonant absorption in a hot plasma Text. / D. W. Forslund [et al.] // Phys. Rev. A 1975. - Vol. 11. - P. 679-683

27. Brunei, F. Not-so-resonant, resonant absorption Text. / F. Brunei // Phys. Rev. Lett. -1987.-Vol. 59. -P: 52-55

28. Kruer, W. L. JxB heating by very intense laser light Text. / W. L. Kruer, K. Es-tabrook // Phys. Fluids 1985. - Vol. 28 - P. 430-432

29. Pfalzner, S. An Introduction to Inertial Confinement Fusion Text. / S. Pfalzner. Taylor & Francis, New York, 2006

30. Kruer, W. L. The Physics of Laser Plasma Interactions Text. / W. L. Kruer. Addison-Wesley, Redwood City, 1988.

31. Коротеев, H. И. Физика мощного лазерного излучения, Текст., / Н. И. Короте-ев,.И. JI. Шумай. М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1991. - 312 с.

32. Forslund, D: W. Theory of Hot-Electron Spectra, at High Laser Intensity Text. / D: W. Forslund, J. M. Kindel, К. Lee // Phys. Rev. Lett. 1977. -Vol. 39. - P: 284-288

33. Kato, S. Wave Breaking and Absorption Efficiency for Short Pulse P-Polarized Laser Light in a Very Steep Density Gradient,Text. / S. Kato [et al.] // Phys. Fluids 1993. -Vol. B5. - P. 564

34. Bonnaud, G. Laser interaction with a sharp-edge overdense plasma Text.5/ G. Bon-naud [et ab] // Laser Part. Beams 1991. - Vol. 9. - Pi 339-354

35. Dong, Q. L. Absorption of femtosecond laser pulses in interaction with solid targets <. Text.'/ Q: L. Dong, J: Zhang, H. TengV/ Phys. Rev. E 2001, - Vol; 64; - P. 026411

36. Gibbon, P. Efficient production of fast electrons fromjfemtosecond laser interaction with solid targets Text. / P. Gibbon // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol. 73. - P. 664-667

37. Experimental Measurements of Hot Electrons Generated by Ultraintense ( >1019W/cm2) Laser-Plasma Interactions on Solid-Density Targets Text. / К. B. Wharton [et al.] // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol. 81. - P. 822-825

38. Gibbon;, P. Collisionless absorption in sharp-edged plasmas Text. / P. Gibbon, A. R. Bell//Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 68.-P. 1535-1538

39. Estabrook, K. G. Absorption of the energy of a short laser pulse obliquely incident of a highly inhomogeneous plasma Text. / K. G. Estabrook, W. L. Kruer // Tech. rept. Lawrence Livermore National Laboratory, UCRL50021-86, 1986:

40. Andreev, A. A. Absorption of a short laser-pulse obliquely incident onto highly in-homogeneous-plasma Text. / A. A. Andreev, J. Limpouch, A. N. Semakhin // Bull. Russ. Acad. Sci. 1994. - Vol. 58. - P. 1056-1063

41. Косарев, И. H. Кинетическая теория плазмы и газа. Взаимодействие мощных лазерных импульсов с плазмой Текст. / И. Н. Косарев // УФН 2006. - Т. 176. - № 12.-С. 1267-1281

42. Absorption of ultra-intense laser pulses Text. / S. C. Wilks [et al.] // Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 69. - P. 1383-1386

43. Андреев, С. H. О движении заряженной частицы в плоской монохроматической электромагнитной волне Текст. / С.Н. Андреев, В.П. Макаров, А.А. Рухадзе // Квант. Электроника 2009. - Вып. 39. - №1. - С. 68-72

44. Griem, Н. R. Principles of Plasma Spectroscopy Text. / H1. R. Griem Cambridge University Press, 1997

45. Chen, L. M. Study of hard x-ray emission from intense femtosecond Ti:sapphire laser-solid target interactions Text. / L. M. Chen, P. Forget, S. Fourmaux, J. C. Kieffer // Phys. Plasmas 2004. - Vol. 11. - P. 4439^1445

46. Эффективная генерация релятивистских электронов при воздействии на мишень последовательностью из двух фемтосекундных лазерных импульсов-с нано-секундной задержкой Текст. / В. В. Большаков [и др.] // Письма ЖЭТФ 2008. - Т. 88.-№6.-С. 415-420

47. Moseley, Н. G. J. The high frequency spectra of the elements Text. / H. G. J. Moseley // Phil. Mag. 1913. - P. 1024

48. Hironaka, Y. Angular distribution of x-ray emission from a copper target irradiated with a femtosecond laser Text. / Y. Hironaka, K. G. Nakamura, K. Kondo // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 77. - P. 4110-4111

49. О генерации коллимированных пучков релятивистских ионов при взаимодействии лазерного излучения с веществом Текст. / С. В. Буланов [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2000. - Т. 71. - Вып. 10. - С. 593-599

50. Ion acceleration by super intense laser pulses in plasmas Text. / T. Zh. Esirkepov [et al.] // Pis'ma v ZhETF 1999. - Vol. 70. - Iss. 2. - P. 80-86

51. Plasma ion emission from high intensity picosecond laser pulse interactions with solid targets Text. / A. P. Fews [et al.] // Phys. Rev. Lett. 1994. - V. 73. - P. 18011804

52. Андрияш, И. А. Кулоновский взрыв кластера сложного ионного состава Текст. / И. А. Андрияш, В. Ю. Быченков, В. Ф. Ковалев // Письма в ЖЭТФ 2008. - Вып. 87. - №11. - С. 720-724

53. Denavit, J. Absorption of high-intensity subpicosecond lasers on solid density targets Text. / J. Denavit // Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 69. - P. 3052-3055

54. Pukhov, A. Laser Hole Boring into Overdense Plasma and Relativistic Electron Currents for Fast Ignition of ICF Targets Text. / A. Pukhov, J. Meyer-ter-Vehn // Phys. Rev. Lett. 1997. - Vol. 79. - P. 2686-2689

55. Energetic proton generation in ultra-intense laser-solid interactions Text. / S. C. Wilks [et al.] // Physics of Plasmas 2001. - V. 8. - No. 2. - P. 542-549

56. Forward Ion Acceleration in Thin FilmsiDriven by a High-Intensity Laser Text. / A. Maksimchuk [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 8. - No. 18. - P. 4108-4111

57. Ter-Avetisyan, S. Ion Acceleration at the Front and Rear Surfaces of Thin Foils with High-Intensity 40-fs Laser, Pulses Text. / S. Ter-Avetisyan, P. V. Nickles // JETP Letters-2006.-Vol. 83.-No. 5.-P: 206-210

58. Widner, M. Plasma Expansion into a Vacuum Text. / IVLWidner, I. Alexeef, W. D. Jones // Physics of Fluids 1971. - Vol. 14. - P. 795-796

59. Crow, J. E. The expansion of a plasma into a vacuum Text. / J. E. Crow, P. L. Auer, J. E. Allen // Journal of Plasma Physics 1975. - Vol. 14. - P. 65-76

60. Denavit, J. Collisionless plasma expansion into a vacuum Text. / J. Denavit // Physics of Fluids 1979. - Vol. 22. - P. 1384-1392

61. Mora, P. Plasma expansion into a vacuum Text. / P. Mora // Phys. Rev. Lett. -2003.-Vol. 90-P. 185002

62. Исследование характеристик п.з.с.-камеры VS-CTT-075-60 при регистрации фокальных пятен Текст. / Д. С. Гаврилов ен др.] // Приборы и техника эксперимента. 2007. - №4. - С. 113-1170.

63. Lateral electron transport in high-intensity laser-irradiated foils diagnosed by ion emission Text. / D. C. Carroll [et al.] // Physical Review Letters 2007. - Vol. 98. - P. 145001

64. MeV Ion Jets from Short-Pulse-Laser Interaction with ThihiFoils Text.!/ Mi Allen [et al:]://PhysicalfReviewLetters-.2002. -Vol; 89i-No^8: -РГ 085002; .

65. The: dependence of intense: Taser-accelerated'iiombeams'ontarget properties Text. ;/ M. Allen [et al.] // Phys. Rev. Spec. Top. 2002. - Vol. 5.-P. 061301

66. Krishnamurthy, М< Asymmetric High-Energy Ion Emission from Argon Clusters inIntense Laser Fields Text. >/ M. Krishnamurthy, V. Kumarappan, D. Mathur // Phys. Rev. Lett. 2001. - Vol. 87. - P. 085005 [4 pages]

67. Laser-accelerated protons with energy-dependent beam direction Text. / D. Batani [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2005. - Vol. 95. - P. 175002

68. High-intensity laser-driven proton acceleration: influence of pulse contrast Text. / F. Lindau [et al.] // Philosophical Transactions of the Royal Society A 2006. - Vol. 364.-P: 711

69. Fast particle generation and energy transport in laser-solid interactions Text. / N. Beg [et al.] // Phys. Plasmas 2001. - Vol. 8. - P. 2323

70. Laser generation of proton beams for the production?ofishort-lived positron emitting radioisotopes Text. / M. Allott [et al.] // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 2001. -Vol. 183.- Issues 3-4. - P. 449-458

71. Electron, photon* and ion beams from the relativistic interaction of Petawatt laser pulses with solid targets Text. / C. G. Brown [et al.] // Phys. Plasmas 2000. - Vol. 7. -P. 2076

72. Observation of a highly directional y-ray beam from ultrashort,, ultraintense laser pulse interactions with solids Text. / R. Allott [et al.] // Phys. Plasmas 1999. - Vol. 6. - P.2150

73. Диагностика плотной плазмы /H. Г. Басов и др.. -М.: Наука, 1989; -368 с.

74. ФГУП НИИ Импульсной техники :: Продукция Приборы для регистрации быстропротекающих процессов Сайт. // URL: http://www.niiit.ru/prodl .php

75. Muggleton A. H. F. Semiconductor devices for gamma-ray, X-ray and nuclear radiation detection Text. / A. H. F.Muggleton // J. Phys. Scient. Instrum. 1972. - Vol. 5. -N5.-P. 390-404

76. Ziegler J. F. SRIM-2003 Text. / J. F. Ziegler. // Nucl. Instr. Meth. В 2004. - Vol. -219-220.-P. 1027-1036

77. Ignition and high gain with ultrapowerful lasers Text. / M. Tabak [et al.] // Phys. Plasmas 1994-Vol. 1 - P. 1626-1634

78. Investigation of neutron emissions from D(d;n)3He and T(d,n)4He reactions in a 10 TW picosecond laser facility SOKOL-P Text. / A. V. Andriyash [et al.] // J. Phys. IV France-2006.-Vol. 133. P. 495-497

79. Fast deuteron spectrum «measurement in experiments atf 10 TW picosecond laser facility SOKOL-P Text. / A. V. Potapov [et al.] // Book of Abstracts of 28th ECLIM, Rome, Italy, September 6-10,2004. P. 232-236

80. Быченков, В. Ю; Лазерное инициирование ядерных реакций высокоэнергетическими ионами Текст. / В. Ю. Быченков, В. Т. Тихончук, С. В. Толоконников // ЖЭТФ 1999. - Т. 115. -№ 6. - С. 2080-2090,

81. Disdier, L. Fast Neutron Emission from a High-Energy Ion Beam Produced by a High-Intensity Subpicosecond Laser Pulse Text. / L. Disdier, J-Pl Garçonnet, G. Malka, J-L. Miquel // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82. No. 7. - P. 1454-1457

82. Neutron production from picosecond laser irradiation of deuterated targets at intensities of 1019 W/cm2 Text. / P. A. Norreys [et al.] // Plasma Phys. Control. Fusion -1998.-V. 40.-P. 175

83. Studies of ultra-intense laser plasma interactions for fast ignition Text. / K. A. Ta-naka [et al.] // Phys. Plasmas 2000. - V. 7. - P. 2014-2022

84. Energetic heavy-ion and proton generation from ultraintense laser-plasma interactions with solids Text. / E. L. Clark [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 85. - No. 8.-P. 1654-1657

85. Жесткое рентгеновское излучение и быстрые частицы в,лазер-плазменных экспериментах при интенсивности на мишени до 5-1018 W/cm2 Текст. / В. Г. Бородин [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2000. - Т. 71. - Вып. 6. - С. 354-358

86. Генерация пучка быстрых ионов при взаимодействии мультитерраваттного пикосекундного лазерного импульса с твердой мишенью Текст. / А. А. Андреев [и др.] // ЖЭТФ 2002. - Т. 121. - Вып. 2. - С. 266-273

87. Генерация узконаправленных потоков быстрых ионов из мишеней, облучаемых пикосекундным лазерным импульсом Текст. / А. А. Андреев [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2004. - Т. 79. - Вып. 7. - С. 400-405

88. Исследование углового распределения и> спектра быстрых ионов при облучении мишеней ультракороткими лазерными импульсами установки^ COKOJI-П Текст. / А. В: Андрияш [и др.] // Физика Плазмы 2006. - Т. 32. - №2. - С. 156159

89. Davies, J. R. Proton acceleration by fast electrons in laser-solid interactions Text. / J.R. Davies // Laser and Particle Beams 2002. - V. 20. - P: 243-253.

90. Спектры рентгеновского излучения лазерных мишеней в экспериментах на установке СОКОЛ-П Текст. / А. В. Потапов [и др.] // Физика плазмы 2007. - Т. 33. -№1.-С. 3-15

91. Fast electron transport and heating in solid-density matter Text. / E. Martinolli [et al.] // Laser and Particle Beams 2002. - V. 20. - P. 171-175

92. Experimental evidence of electric inhibition in fast electron penetration and of electric-field-limited fast electron transport in dense matter Text. / F. Pisani [et al.] // Phys. Rev. E 2000. - V. 62, - P. R5927-R5930

93. Proposed double-layer target for the generation of high-quality laser-accelerated ion beams Text. / T. Zh. Esirkepov [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2002. - V. 89. - P. 175003175007

94. Ion acceleration in expanding multispecies plasmas Text. / V. Yu. Bychenkov [et al.] // Phys. Plasmas 2004. - Y. 11. - P. 3242-3251

95. Robinson, A. P. L. Production of proton beams with narrow-band energy spectra from laser-irradiated ultrathin foils Text. / A. P. L Robinson, P. Gibbon // Phys. Rev. E -2007.-V. 75.-P; 015401-1-015401-4

96. Theory of Laser Acceleration of Light-Ion Beams from Interaction of Ultrahigh-Intensity Lasers with Layered Targets Text. / B. J. Albright [et al.] // Phys. Rev. Lett. -2006.-V. 97. P. 115002-115006

97. Bulanov, S. V. Feasibility of using laser ion accelerators in proton therapy Text. /. Bulanov S.V., Khoroshkov V.S. // Plasma Physics Reports. 2002. - T. 28. - № 5. - G. 453-456.

98. Spectral shaping of laser generated proton beams Text. / S M Pfotenhauer [et al.] 7/ New Journal of Physics -2008: V. 10. - P: 033034

99. Forward Ion Acceleration in Thin Films Driven by a High-Intensity Laser Text. / A. Maksimchuk [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2000. - V. 8. - No. 18. - P. 4108-4111

100. Proton beams generated with high-intensity lasers: Applications to medical isotope production Text. / S. Fritzler [et al.] // App. Phys. Lett. 2003. - V. 83. - No. 15. - P. 3039-3041

101. Yamagiwa, M. MeV ion generation by an ultra-intense short-pulse laser: application to positron emitting radionuclide production Text. / M. Yamagiwa, J. Koga // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. - V. 32. - P. 2526-2528

102. The aspects of the high-contrast illumination'of targets by laser radiation with I>1019 W/cm2 on the Sokol-P 10TWT laser facility Text. / A. G. Kakshin [et al.] // Proceedings of the XXIX ECLIM, Madrid, Spain, June 11-26, 2006

103. Proton spectra from ultraintense laser-plasma interaction with thin foils: Experiments, theory, and simulation Text. / M. Allen [et al.] // Phys. Plasmas 2003. - V. 10. -P.* 3283-3289

104. Fast ions and hot electrons in the laser-plasma interaction«Text.S. J. Gitomer [et al.] // Phys. Fluids 1986. - V. 29. - P. 2679-2688

105. Energetic proton production from relativistic laser interaction with high density plasmas Text. / K. Krushelnick [et al.] // Phys. Plasmas 2000. - V. 7 - P. 2055-2061

106. Fast particle generation and energy transport in laser-solid interactions Text. / M. Zepf [et al.] // Phys. Plasmas 2001. - V. 8. - P. 2323-2330

107. The spectral-angular distribution measurements of fast protons from the rear side of a target in experiments on the SOKOL-P facility at laser intensity of 10A19 W/cmA2

108. Text. / A. V. Andriyash et al.] // American Physical Society, 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, November 17-21, 2008, abstract #JP6.131

109. Enhancement of Proton Acceleration by Hot-Electron Recirculation in Thin Foils Irradiated by Ultraintense Laser Pulses Text. / A. J. Mackinnon [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2002. - Vol. 88 - P. 215006-215006-4

110. Sentoku, Y. High energy proton acceleration in interaction of short laser pulse with dense plasma, target Text. / Y. Sentoku, T. E. Cowan; A. Kemp, H. Ruhl // Phys. Plasmas-2003.-Vol. 10-Pi 2009-2016

111. Dependence on pulse duration and foil thickness in high-contrast-laser proton acceleration Text. / A. Flacco [et al.] // Phys. Rev. E 2010: - Vol. 81 - ?: 036405

112. Influence of the Laser Prepulse on Proton Acceleration in Thin-Foil Experiments Text. / M. Kaluza [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2004. - Vol. 93 - P. 045003- 045003-4

113. Passoni, M. Theory of Light-Ion Acceleration' Driven by a Strong Charge Separation Text. / M: Passoni, M. Lontano // Phys. Rev. Lett. 2008. - Vol. 101. - P. 115001

114. Characterization of proton and heavier ion acceleration in ultrahigh-intensity laser interactions with heated target foils Text. / P. McKenna [et al.] // Phys. Rev. E 2004. -Vol. 70 - P. 036405-036411]

115. Proton Acceleration,with High-Intensity Ultrahigh-Contrast Laser Pulses Text. / T. Ceccotti [et al'.] // Phys. Rev. Lett. 2007. - Vol. 99. - P. 185002-185006

116. Energetic protons generated by ultrahigh contrast laser pulses interacting with ultra-thin targets Text. / P. Antici [et al.] // Phys. Plasmas -2007. Vol. 14. - P. 030701

117. Mora, P. Thin-foil expansion into a vacuum Text. / P. Mora // Phys. Rev. E 2005. -Vol. 72. - P. 056401-056406 (2005)

118. Optimal ion acceleration from ultrathin foils irradiated by a profiled laser pulse of relativistic intensity Text. / A. A. Andreev [et al.] // Phys. Plasmas -2009. Vol. 16 - P. 013103

119. Influence of target thickness on the generation^ of high-density ion bunches by ultrashort circularly polarized laser pulses Text. / Y. Yin [et al.] // Phys. Plasmas 2008. -Vol. 15.-P. 093106

120. Accelerating protons to therapeutic energies with ultraintense, ultraclean, and ultrashort laser pulses Text. / S. Bulanov [et al.] // Med. Phys. 2008. - Vol. 35. - P. 1770

121. Efficient production of a collimated MeV proton beam from a polyimide target driven by an intense femtosecond laser pulse Text. / M. Nishiuchi [et al.] // Phys. Plasmas 2008. - Vol. 15. P. 053104

122. Comparison of Laser Ion Acceleration from the Front and Rear Surfaces of Thin Foils Text. / J. Fuchs [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2005. - Vol. 94 - P. 045004-045008

123. Экспериментальное исследование ускорения протонов < из тонких фолы, облучаемых ультраинтенсивным высококонтрастным лазерным импульсом Текст. / К. В. Сафронов [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2008. - Т. 88. - Вып. 11 - С. 830-833

124. Laser-driven proton scaling laws and new paths towards energy increase Text. / J. Fuchs [et al.] // Nature Physics 2006. - Vol. 2. - P. 48-541. Глава 3

125. Generation and characterization of the highest laser intensities (1022 W/cm2) Text. / S. Bahk [et al.] // Opt. Lett. 2004. - Vol. 29. - P. 2837-2839

126. Estabrook, K. Properties of Resonantly Heated Electron Distributions Text. / K. Estabrook, W. L. Kruer // Phys. Rev. Lett. -1978. Vol. 40. - P. 42-45

127. Gwinn, C. R. Profile steepening by resonance absorption in spherically expanding plasmas Text. / C. R. Gwinn, K. Estabrook, W. L. Kruer // Phys. Fluids 1983. - Vol. 26.-P. 275

128. Forslund, D. W. Theory of Hot-Electron Spectra at High Laser Intensity Text. / D. W. Forslund, J. M. Kindel, К. Lee // Phys. Rev. Lett. 1977. -Vol. 39. - P. 284-288

129. Kruer, W. L. JxB heating by very intense laser light Text. / W. L. Kruer, K. Estabrook // Phys. Fluids 1985. - Vol. 28 - P. 430-432

130. Brunei, F. Not-so-resonant, resonant absorption Text. / F. Brunei // Phys. Rev. Lett. -1987.-Vol. 59.-P. 52-55

131. Malka, G. Experimental Confirmation of Ponderomotive-Force Electrons Produced by an Ultrarelativistic Laser Pulse on a Solid Target Text. / G. Malka, J. L. Miquel // Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 77. - P. 75-78

132. Wilks, S. C. Absorption of ultrashort, ultra-intense laser light by solids and over-dense plasmas Text. / S. C. Wilks, W. L. Kruer // IEEE J. Quantum Electron. 1997. -Vol. 33.-P. 1954-1968

133. Short-pulse high-intensity laser-generated fast electron transport into thick solid targets Text. / J. R. Davies [et al.] // Phys. Rev. E 1997. - Vol. 56. - P. 7193-7203

134. Gibbon, P. Collisionless absorption in sharp-edged plasmas Text. / P. Gibbon, A. R. Bell // Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 68. - P. 1535-1538

135. Gibbon, P. Short-pulse laser plasma interactions Text. / P. Gibbon, E. Forster // Plasma Phys. Control. Fusion. - 1996. - Vol. 38. - P. 769

136. MeV x-ray generation with a femtosecond laser Text. / J. D. Kmetec [et al.] // Phys. Rev. Lett.-1992.-Vol. 68.-P. 1527-1530

137. Coherent 0.5-keV X-Ray Emission from Helium Driven by a Sub-10-fs Laser Text. / M. Schnurer [et al.] // Phys. Rev. Lett. 1998. - Vol. 80. - P. 3236-3239

138. Получение электронов высокой энергии и рентгеновских квантов под действием мультитераватгных Т1:сапфировых лазеров Текст. / П. Никлес [и др.] // Квантовая электроника 1999. - Т. 27. -№ 5. - С. 165-169

139. Управление свойствами и диагностика1 фемтосекундной плотной плазмы с использованием модифицированных мишеней Текст. / Р. В. Волков [и др.] // Квантовая электроника 1997. - Т. 24. - № 12. - С. 1114-1126

140. Генерация жесткого рентгеновского излучения при облучении пористого кремния* сверхинтенсивными фемтосекундными лазерными импульсами Текст. / Р. В. Волков [и др.]»// Квантовая электроника 1998. - Т. 25. -№ 1. - С. 3-4

141. Зависимость выхода жесткого рентгеновского излучения из плотной плазмы от длины волны греющего сверхкороткого лазерного импульса Текст. / А. Варана-вичюс [и др.] // Квантовая электроника 2000. - Т. 30. - № 6. - С. 523-528

142. Особенности генерации горячих электронов в плотной плазме при воздействии фемтосекундным лазерным импульсом субрелятивистской интенсивности Текст. / В. В. Большаков [и др.] // Квантовая электроника 2009. - Т. 39. - № 7. -С.669-674

143. Эффективная генерация релятивистских электронов при воздействии на мишень последовательностью из двух фемтосекундных лазерных импульсов с нано-секундной задержкой Текст. / В. В. Большаков [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2008. -Т. 88.-С. 415-420

144. Hironaka, Y. Angular distribution of x-ray emission from a copper target irradiated with a femtosecond laser Text. / Y. Hironaka, K. G. Nakamura, K. Kondo // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 77. - P. 4110-4111

145. Rettig, C. L. Efficiency and scaling of an ultrashort-pulse high-repetition-rate laser-driven X-ray source Text. / C. L. Rettig, W. M. Roquemore, J. R. Gord // Appl Phys В -2008. Vol. 93. - P. 365-372

146. Возбуждение рентгеновского излучения электронами, ускоренными в воздухе в кильватерной волне лазерного импульса Текст. / А. Я. Фаенов [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2010. - Т. 92. - Выш 6. - С. 415-419

147. Micro-radiography with laser plasma X-ray source operating in air atmosphere Text. / S. A. Pikuz Jr. [et al.] // Laser and'Particle Beams 2010i - Vol. 28: - P. 393397

148. X-ray source for microstructure imaging under air conditions based on fs laser plasma Text. / S. A. Pikuz Jr. [et al.] // Journal'of Physics <CS 2010. - Vol. 244. - P: 042030

149. Phase-contrast x-ray imaging with intense Ar Ka radiation from femtosecond-laser-driven gas target Text. / L. M. Chen [et al.] // App. Phys. Lett. 2007. - Vol. 90. - P. 211501

150. Coherent Inc. Site. // URL: http://www.coherent.com

151. Moulton, P. F. Spectroscopic and laser characteristics of ТпА^Оз Text. / P. F. Moulton // J. Opt. Soc. В 1986. - Vol. 3. - P. 125-133

152. Многопроходный усилитель для тераваттных лазерных систем на сапфире с титаном Текст. / М. П. Калашников-[и др;] // Квант. Электроника 1997. - Т. 24. -№5.-С. 415-418

153. Chen, L. M. Study of hard x-ray emission from intense femtosecond Ti:sapphire laser-solid target interactions Text. / L. M. Chen, P. Forget, S. Fourmaux, J. C. Kieffer // Phys. Plasmas 2004. - Vol. 11. - P. 4439^1445

154. Temperature determination using Ka spectra from M-shell Ti ions Text. / S. B: Hansen [et al.] // Phys. Rev. E 2005. - Voh 72. - P. 036408

155. Effects of nonionizing prepulses in high-intensity laser-solid interactions Text. / C. D. Boley [et al.] // Phys. Rev. E. 2001. - Vol. 64 - P. 025401(R)

156. Kalashnikov, M.P. Double CPA laser: temporal contrast >1010 Text. / M. P. Kalashnikov, E. Risse, H. Schonnagel //Proceedings of XXVIII European Conference on Laser Interaction with'Matter. 2004. - ISBN 84-690-2624-0

157. The Petawatt Laser System and'Targeting Performance Text. / J. A. Britten [et al.] // Preprint LLNL 1997. - April 30 - UCRL-JC-12727 b

158. Double plasma mirror for ultrahigh temporal contrast ultraintense laser pulses Text. / M: Bougeard [et ah] // Opt. Lett. 2007. - Vol. 32. - No. 3: - February 1. - P: 310-312

159. Standa Ltd. Site. // URL: http://www:standa.lt/products/catalog/motorisedpositioners

160. Standa Ltd. Site. // URL: http://www.standa.lt/products/catalog/motorisedpositioners?item=175&prod=microstep driverusb:interface

161. Калашникова, В. И. Детекторы элементарных частиц. Текст. / В. И. Калашникова, М. С. Козодаев; М.: Наука, 1966.

162. Lyons, Р. В. The response of plastic scintillators Text. / P. B. Lyons, J. Stevens // Nucl. Instrum: and Methods. 1974. - Vol. 114. - No. 2. - P. 313-320

163. ФГУП НИИ Импульсной техники :: Продукция Приборы для регистрации быстропротекающих процессов Сайт. // URL: http://www.niiit.ru/prodl.php

164. Бойко, В. А. Рентгеновская спектроскопия лазерной плазмы Текст. / В. А. Бойко [и др.] // Итоги науки и техники: Радиотехника. М. : ВИНИТИ. - 1980. - Т. 27

165. Hamos, V. L. Roentgenspektroskopie und Abbildung mittels gekruemmter Kristallreflektoren Text. / V. L. Hamos // Naturwissenschaften 1932. - Vol. 20. - P. 705-706

166. A focusing crystal von Hamos Spectrometer for X-Ray spectroscopy and X-Ray fluorescence application Text. / A. Shevelko [et al.] // Proc. SPIE 2000. - Vol. 4144. -P. 148-153

167. X-Ray focusing crystal von Hamos spectrometer with a CCD'linear array as a detector Text. / A. Shevelko [et al.] // Advances in X-ray Analysis 2002. - Vol. 45. - P. 433-440

168. Absolute X-Ray calibration of laser produced plasmas using a CCD linear array and focusing crystal spectrometer Text. / A. P. Shevelko [et al.] // Proc. SPIE 2001. - Vol. 4504.-P. 215-226

169. Generation of hard1 x-rays by a forsterite terawatt laser Text. / M. B. Agranat [et al.] // Proc. SPIE 2005. - Vol. 5918. - P. 184-193

170. Генерация рентгеновского характеристического излучения с помощью тера-ваттного фемтосекундного хром-форстерит лазера Текст. / М. Б. Агранат [и др.] // Письма в ЖЭТФ 2006. - Вып. 83. - С. 80-83

171. MeV X Rays and Photoneutrons from Femtosecond Laser-Produced Plasmas Text. / H. Schwoerer [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2001. - Vol. 86. - P. 2317-2320

172. Absorption of ultra-intense laser pulses Text. / S. C. Wilks [et al.] // Phys. Rev. Lett.-1992.-Vol. 69.-P. 1383-1386

173. Hot electron production1 and heating by hot electrons in fast ignitor research Text. / M. H. Key [et al.] //Physics of Plasmas 1998. - Vol. 5. - P. 1966

174. Tables of X-Ray Mass Attenuation Coefficients and Mass Energy-Absorption Coefficients from 1 keV to 20 MeV for Elements Z = 1 to 92 and 48 Additional Substances of

175. Dosimetrie Interest Site. / J. H. Hubbell, S. M. Seltzer II URL: http://www.nist.gov/pml/data/xrayeoef/index.cfm

176. Compton, A. H. X-rays in Theory and Experiment Text. / A. H. Compton, S. K. Allison. 2nd ed.: New York, D. Van Nostrand, 1935

177. Gibbon, P. Short Pulse Laser Interactions with Matter. An Introduction Text. / P. Gibbon. London: Imperial College Press, 2005.

178. Yield optimization» and time structure of femtosecond laser plasma Kcr sources Text. / Ch. Reich [et al.] // Phys. Rev. Lett. 2000. - Vol. 84. - P.' 4846-4849

179. Glenzer, S.H: X-ray Thomson scattering in high energy density plasmas Text. / S. H. Glenzer, R. Redmer // Rev. Mod. Phys. 2009. - Vol. 81. - P. 1625-1663

180. Ginzburg, V. L. The Propagation of Electromagnetic Waves in Plasmas Text. / V. L. Ginzburg. New York: Pergamon, 1973

181. Kostenko, O. F. Modeling of characteristic x rays generation under the vacuum heating of electrons by a femtosecond laser pulse Text. / O. F. Kostenko, N. E. Andreev // Plasma Physics Reports 2011. - Vol. 37. - Issue 4 (in press)

182. Study of x-ray emission enhancement via a high-contrast femtosecond laser interacting with a solid foil Text. / L. M. Chen [et al.] // Phys. Rev. Lett. -2008. Vol. 100. - P. 045004

183. Control' of strong-laser-field coupling to electrons in solid targets with wavelength-scale spheres Text. / H. A. Sumeruk [et- al.] // Phys. Rev. Lett. 2007. - Vol. 98. - P. 045001

184. Kostenko, O. F. On the enhancement of characteristic x-ray emission from a target covered with spherical clusters irradiated by a femtosecond laser pulse Text. / O. F. Kostenko, N. E. Andreev // Physica Scripta 2010. - Vol. 81. - P. 055505

185. Efficient water-window X-ray pulse generation from femtosecond-laser-produced plasma by using a carbon nanotube target Text.'/ T. Nishikawa [et al.] // Applied Physics В 2004. - Vol. 78. - P. 885-890

186. Kostenko, O. F. Modelling of Ka x-ray yield from a foil under the vacuum heating of hot electrons by a femtosecond laser pulse Text. / O. F. Kostenko, N. E. Andreev // Contrib. Plasma Phys. 2011. - Vol. 51 (in press)

187. Авеста-Проект Сайт. / URL: http://www.avesta.ru/

188. Electrochemical fabrication of single-crystalline and polycrystalline Au nanowires: the influence of deposition parameters Text. / J. Liu [et al.] // Nanotechnology 2006. -Vol. 17.-P. 1922-1926.

189. Controlled crystallinity and crystallographic orientation of Cu nanowires fabricated in ion-track templates Text. / J. L. Duan [et al.] // Nanotechnology 2010. - Vol. 21. -P.365605

190. Characteristic x-rays generation under the action of femtosecond laser pulses on nanostructured targets Text. / A. V. Ovchinnikov [et al.] // submitted to Laser and Particle Beams

191. Theory of Ка generation by femtosecond laser-produced hot electrons in thin foils Text. / D. Salzmann [et al.] // Physical Review E 2002. - Vol. 65. - P. 036402

192. Optimized Ka x-ray flashes from femtosecond-laser-irradiated foils Text. / W. Lu [et al.] // Phys. Rev. E 2009. - Vol. 80. - P. 026404