Investigation of fast electrons generated in nonlinear laserplasma interactions  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
35087
Type K
Principal investigator Földes, István
Title in Hungarian Nemlineáris lézerplazma-kölcsönhatásokban keltett gyors elektronok vizsgálata
Title in English Investigation of fast electrons generated in nonlinear laserplasma interactions
Panel Physics 1
Department or equivalent High Energy Physics Department (Wigner Research Centre for Physics)
Participants Rácz, Ervin
Veres, Gábor
Starting date 2001-01-01
Closing date 2005-12-31
Funding (in million HUF) 9.570
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A két legfontosabb eredménycsoport: Hazai kísérleteink az SZTE KrF lézerével a szilárdtest targeten létrehozott lézerplazma kritikus felülete körüli nemlinearitásokat célozták meg. Az elért 1.5*1017 W/cm2 intenzitás esetén a harmonikusokat már 62 nm hullámhosszig figyeltük meg. Megmutattuk, hogy 1016 W/cm2 intenzitás fölött a harmonikusok viselkedése megváltozik, immár nem tartják meg a nyaláb polarizációját, hanem kevert polarizációjúakká válnak és diffúzan terjednek, amit a kritikus felületnek a Rayleigh-Taylor instabilitás által okozott fodrozódása okoz. Elméleti modellt alkottunk a harmonikusok keltésére mérsékelt intenzitások esetére. Megmutattuk, hogy az ott tapasztalt meglepő polarizációs tulajdonságokat az okozhatta, hogy az optikailag sűrű anyagban lecsengő evaneszcens térben a relativisztikus esethez hasonlóan a vxB erő már kis intenzitásoknál sem elhanyagolható. A „frusztrált totálreflexión” alapuló modellt sikerrel alkalmaztuk egy korábbi kísérlet értelmezéséhez is, ahol a lézerrel fűtött vékony, de optikailag sűrű lézerplazma transzparenssé vált. Gyors elektronokat közvetlenül a garchingi MPQ-val való együttműködésben vizsgáltunk. Megmutattuk, hogy a szilárdtest céltárgyon létrehozott előplazmában a 150 fs hosszú infravörös lézerimpulzus relativisztikusan önfókuszálódik. Az önfókuszálás elősegíti a ~3 MeV hőmérsékletű elektronnyaláb létrehozását, ami vizsgálataink szerint a szilárd targetben jól kollimáltan halad.
Results in English
The two most important groups of results: Experiments in Hungary were carried out with the KrF laser of the University of Szeged. We investigated nonlinear processes near to the critical density of laser plasmas on solid targets. Using 1.5*1017 W/cm2 intensity harmonics were observed to the 62 nm wavelength. It was shown that above 1016 W/cm2 intensity harmonics will not keep the polarization of the laser beam any more, their polarization will be mixed and the propagation becomes diffuse. This is caused by the rippling of the critical surface caused by the Rayleigh-Taylor instability. Our theoretical model describes harmonics behaviour at modest intensities. In the evanescent field in the optically dense matter the vxB force – similarly to the relativistic case - cannot be neglected even at week intensities. The model based on „frustrated total reflection” was successfully applied to the explanation of an earlier experiment as well, in which the thin but optically thick laser plasma became transparent for the laser radiation. Direct investigation of fast electrons was carried out in a collaboration with the MPQ, Garching. It was shown that in a preplasma on solid target the infrared laser pulse of 150 fs duration will be relativistically self-focused. Self-focusing helps in the generation of an electron beam of ~3MeV, which – according to our observation – propagates well collimated in the solid target.
Full text http://real.mtak.hu/78/
Decision
Yes





 

List of publications

  
K. Witte, U. Andiel, F. Brandl, K. Eidmann, E. Fill, I. Földes, H. Habara, D. Habs, M. Hegelich, R. Mancini, J. Meyer-ter-Vehn, M. Kaluza, S. Karsch, G. Pretzler, E. Rácz, T. Schlegel, G. Tsakiris: Isochoric Heating of Matter, Relativistic Electron Transport in Preformed Overdense Plasma, and Characterization of Electrons Generated at Intensely Irradiated Surfaces, IFSA0946 (invited), Book of abstracts of the 2nd Int. Conf. Inertial Fusion Sciences and Applications, Kyoto, 2001
M. Kaluza, H. Habara, G.D. Tsakiris, K. Eidmann, K.J. Witte, I.B. Földes, E. Rácz: Relativistic Electron Transport in Preformed Overdense Plasmas, 28th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Madeira, Abstracts of Invited and Contributed Papers, 2001
K. Gál, S. Varró: Polarization properties of high harmonics generated on solid surfaces, Opt. Commun. 198, 419-431, 2001
I.B. Földes: Properties of transition radiation from fast electrons generated in laser-plasma interactions, Physics of High Energy Density in Matter, Workshop, Hirschegg, 28/1-3/2, 2001
Gál Kinga: Szilárdtest lézerplazmában keletkező felharmonikusok vizsgálata, PhD értekezés, Budapest, 2001
Földes István: Sugárzás lézerplazmákból, MTA Doktori értekezés, Budapest, 2002
I.B. Földes: Beam self-focusing seen even earlier, Laser Focus World 38 (11):9, 2002
I.B. Földes, K. Gál, G. Kocsis, E. Rácz, S. Szatmári,: High-harmonics from a UV Laser Plasma, Proc. SPIE Vol.5228 Eds. O.N. Krokhin, S. Yu. Guskov, Y.A. Merkulev, 473-479.o., 2003
I.B. Földes, G. Kocsis, E. Rácz, S. Szatmári, G. Veres: Generation of High Harmonics in Laser Plasmas, Laser and Particle Beams 21, 517-521, 2003
K. Gál, S. Varró: Single Electron Model of Second and Third Harmonic Generation on Solid Surfaces, Proc. SPIE 4424, 228-231, 2001
G. Veres, G. Kocsis, E. Rácz, S. Szatmári: Doppler shift of femtosecond laser pulses from solid density plasmas, Appl. Phys. B 78, 635-638, 2004
K. Gál, S. Varró, I.B. Földes: Anomalous Transparency Induced by High Intensity Laser Pulses, 19th IAEA Fusion Energy Conference, Lyon, France, 2002
S. Varró, K. Gál, I.B. Földes: Intensity dependent anomalous transmittivity of thin plasma layers, Laser Physics Letters 1, 111-114, 2004
E. Rácz, K. Eidmann, I.B. Földes, G. Kocsis, S. Szatmári, G. Veres: Polarization- and Propagation Properties of High Harmonics for 1017 W/cm2 Intensities, 31st EPS Conference on Plasma Physics, London, 1000590, 2004
I.B. Földes, E. Rácz, S. Szatmári, B. Hopp, N.R. Kresz, T. Smausz, Zs. Tóth: Fast electrons for the fast ignitor scheme of inertial confinement fusion,, IAEA CRP meeting on Elements of Power Plant Design on Inertial Fusion Energy, Daejon , Korea IAEA-TECDOC-1460, p. 97-104 (June 2005), 2005
M. Kaluza, I. B. Földes, E. Rácz, M. I. K. Santala, G. D. Tsakiris and K.-J. Witte: Relativistic self-focusing of fs-laser pulses and their heating effect on the preformed plasma, IEEE Transactions on Plasma Science, 33, 480-481, 2005
I.B. Földes: Fast Electrons for the Fast Ignitor Scheme of Inertial Confinement Fusion, Elements of Power Plant Design for Inertial Fusion Energy\'', CRP meeting, IAEA Wien, 2001
R. Rakowski, A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, J. Mikolajczyk, A. Szczurek, M. Szczurek, I.B. Földes, Zs. Tóth: Pulse X-ray radiography of a gas jet target for laser-matter interaction experiments with the use of a CCD detector, Nucl. Inst. Methods in Physics Research A 551, 139-144, 2005
Földes B István, Szatmári Sándor, Kuhlevszkij Szergej: Ultrarövid és koherens ultraibolya és röntgenimpulzusok keltése és alklamazása, Magyar Tudomány, 166, 1477-1482 (2005/12), 2005
E. Rácz,: On the effect of surface rippling on the generation of harmonics in laser plasmas, Appl. Phys. B 82, 13-18 (2006), online megjelent 2005-ben4, 2005
E. Rácz, I.B. Földes and S. Szatmári: Investigation of plasma critical surface rippling by harmonics generation in laser plasmas, AIP Conference Proceedings Vol. 812 (Editors: Marek J. Sadowski, Michel Dudeck, Hans-Jürgen Hartfuss, Ewa Pawelec), pp. 291-294. (2006), 2006
Rácz Ervin: Nemlineáris jelenségek vizsgálata lézerplazmákban nagy lézerintenzitásokon, PhD értekezés, Budapest,, 2005
E. Rácz, I.B. Földes, L. Ryc: X-ray radiation measurements with photodiodes in plasmas generated by 10^17 W/cm^2 intensity KrF excimer laser pulses, AIP Conference Proceedings Vol. 812 (Editors: Marek J. Sadowski, Michel Dudeck, Hans-Jürgen Hartfuss, Ewa Pawelec), pp. 287-290. (2006), 2006




 

Events of the project

  
2020-02-12 14:26:28
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: RMI - Plazmafizikai Osztály (Wigner Fizikai Kutatóközpont), Új kutatóhely: RMI - Nagyenergiás Fizikai Osztály (Wigner Fizikai Kutatóközpont).



Back »