Investigation of ultra-short soft x-ray pulses  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
60531
Type K
Principal investigator Földes, István
Title in Hungarian Ultrarövid lágy röntgen impulzusok vizsgálata
Title in English Investigation of ultra-short soft x-ray pulses
Keywords in Hungarian lézerplazma, spektoszkópia, ultrarövid impulzusok
Keywords in English laser plasma, spectroscopy, ultrashort pulses
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Physics
Department or equivalent High Energy Physics Department (Wigner Research Centre for Physics)
Participants Kocsis, Gábor
Rácz, Ervin
Szatmári, Sándor
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-12-31
Funding (in million HUF) 19.600
FTE (full time equivalent) 5.67
state closed project
Summary in Hungarian
A szubpikoszekundumos impulzusokat adó lézerekkel már viszonylag kis méretekben is nagy intenzitásokat lehet elérni. A Szegeden található HILL laboratórium KrF lézerével forró plazma kelthető, nemlineáris jelenségek tanulmányozhatók. Célunk ultrarövid extrém ultraibolya (10-150 nm) és lágy röntgensugárzás (0.3-10nm) keltése, és azzal az alkalmazások keresése. Vizsgálataink három fő téma köré csoportosíthatók:
1. Szilárdtest felületen keltett plazmákban a magas harmonikusok keltése. Várhatóan még 2005 folyamán lézerünk energiáját megnégyszerezzük, így várhatóan a maximális harmonikus rend, és ezzel a foton-energia is nőni fog, elérjük a 25 eV-ot.
2. Nemesgáz atomok rezonanciáját kihasználva magas, 1%-os konverziót értek el a 83 nm hullámhosszon. A konverziós hatásfok megtartásával az összenergiát szeretnénk növelni a korábbi ~0.1mJ fölé, és új rezonanciák felhasználásával a hullámhosszat rövidíteni.
3. Rétegelt targeteken lehetséges a különböző belső rétegek gerjesztése. A plazmában keletkező forró, behatoló elektronok a hideg anyag belső héjának K-alfa sugárzását gerjesztik, szubpikoszekundumos impulzushosszal. Ha a réteg kevésbé mélyen van, azt az elektronok felfűtik, magasan ionizált sűrű, forró anyag keletkezik. A H-, He- és Li-szerű ionok K-héjának vonalait vizsgáljuk, amelyek időtartama néhány ps nagyságrendű. Megvizsgáljuk, hol a határ a hideg anyag K-alfa sugárzása és az utóbbi, ún. izochor fűtés között.
Summary
Even small sized lasers of subpicosecond pulse durations can provide high intensities. The KrF laser of the HILL Laboratory of the Szeged University gives high intensity, which generates hot plasmas, and excites nonlinear interactions. Our aim is the generation of ultrashort EUV (10-150 nm) and soft x-rays (0.3-10nm), and also seeking their applications. Our investigations can be divided to three main topics:
1. Generation of high harmonics in the plasmas on solid surfaces. We expect to upgrade our laser up to 4fold the present energy in 2005, thus we expect to increase the maximum order of harmonics, and the corresponding photon energy up to 25eV..
2. Using noble-gas resonances high, 1%-os conversion was obtained on the wavelength of 83 nm. Keeping the high conversion efficiency we are planning to increase the total energy above the previous ~0.1mJ. Using other resonances should lead us to shorter wavelengths.
3. It is possible to excite different internal layers by using layered targets. Hot electrons generated in the plasma penetrate into the cold matter, generating K-alpha radiation with a subpicosecond pulse duration. If the layer is not so deeply buried, it will be heated by the electrons while keeping their density high (isochoric). The K-shell radiation of the H-, He and Li-like ions are to be investigated which have a typical duration of ~ps. We plan to find the border lines between cold matter K-alpha radiation and izochoric heating.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A tervben három témacsoportot jelöltünk meg: 1. Harmonikusok keltése szilárdtest felületén: Publikáltuk korábbi, 1.5*10^17 W/cm2 intenzitású KrF lézerrel kapott eredményeinket, amelyekben a kritikus réteg fodrozódására adtunk kísérleti bizonyítékot. Az intenzitást sikerrel növeltük meg ötszörösére, de a gyengébb kontraszt miatt nem láttunk a a korábbiaknál magasabb harmonikusokat. A kontraszt javítandó először demonstráltuk a plazmatükör effektus fellépését KrF lézernél. Az MPQ-ban végzett kísérletben sikerrel vizsgáltuk meg a 3 ciklusú impulzussal keltett plazmaharmonikusok polarizációfüggését. 2. Az Ar rezonanciát felhasználó nagy hatásfokú 3. harmonikus keltését vizsgáltuk különböző gázjet konfigurációkkal. Sikerült a fázisillesztést a geometriailag lehetséges optimális hosszig megvalósítani. A konverzió alacsonyabb a korábbi publikációknál, méréseink abszolút kalibrációja folyamatban van. 3. A LiF spektroszkópiájával megmutattuk, hogy az intenzitás növelésével hogyan keletkeznek az egymást követő ionizációs állapotok, és megbecsültük a plazmatükör optimum esetén a plazmahőmérsékletet. Transzmissziós rács spektrométert készítettünk a PALS lézeren végzett kísérleteknél is az 1 keV körüli spektrumok vizsgálatához. Emellett a kapcsolódó lézerkutatásainkban sikerült a KrF lézerkisülés méretét, így az elérhető energiát megnövelni úgy, hogy a kisülés homogén maradt. Új elrendezést javasoltunk gyorsbegyújtásos termonukleáris fúzióra KrF lézerrel.
Results in English
Three topics were assigned in the project: 1. Harmonics on solid surfaces: Publication of previous results on the rippling of critical surface with 1.5*10^17 W/cm2 KrF laser intensity occurred during the present project. Laser intensity was successfully increased with a factor of 5, but due to the weaker contrast no higher order harmonics were observed. In order to improve the contrast plasma mirror effect was demonstrated the first time for KrF lasers. In an experiment carried out in the MPQ polarization dependence of harmonics was investigated using a 3 cycle laser beam. 2. Third harmonics generation was observed using the Ar resonance with different gas jet configurations. Phase matching was successfully obtained up to the geometrical limit. The conversion was however lower than previously. The absolute calibration of our measurements are under progress. 3. Spectroscopic investigation of LiF plasmas showed the progress of ionization with the appearing subsequent ionization states. Plasma temperature was estimated for the optimal plasma mirror conditions. A transmission grating spectrometer was prepared for the experiments at the PALS laser for spectroscopy around 1 keV. Furthermore our KrF laser researches successfully increased the size of the homogeneous discharge, and thus the obtainable energy. We suggested a new scheme for fast ignition inertial fusion using KrF lasers.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=60531
Decision
Yes





 

List of publications

  
I.B. Földes, S. Szatmári: On the use of KrF lasers for fast ignition, Laser and Particle Beams 26, 575-582, 2008
I.B. Földes, D. Csáti, F.L. Szűcs, S. Szatmári: Plasma mirror and temperature evolution for short pulse KrF lasers, Radiation Effects and Defects in Solids 165, 429-433, 2010
P. Heissler, R. Hörlein, M. Stafe, J.M. Mikhailova, Y. Nomura, D. Herrmann,•R. Tautz, S.G. Rykovanov, I.B. Földes, K. Varjú, F. Tavella, A. Marcinkevicius,•F. Krausz, L. Veisz, G.D. Tsakiris: Toward single attosecond pulses using harmonic emission from solid-density plasmas, Appl. Phys. B 101, 511-521, 2010
E. Rácz, I.B. Földes, G. Kocsis, G. Veres, K. Eidmann, S. Szatmári: On the effect of surface rippling on the generation of harmonics in laser plasmas, Appl. Phys. B 82, 13-18, 2006
I. B. Földes, A. Barna, D. Csáti, F. L. Szűcs, S. Szatmári: Plasma mirror effect with a short-pulse KrF laser, Journal of Physics: Conference Series 244 (2010) 032004, 2010
S. Szatmári, J. Janicskó, J. Bohus: Two-step preionization scheme for discharge-pumped KrF excimer lasers, Rev. Sci. Instrum. 78, 036108, 2007
S. Szatmári, J. Bohus: Differential pumping circuit for KrF excimer lasers, Rev. Sci. Instrum. 77, 045105, 2006
J. Badziak, A. Kasperczuk, P. Parys, T. Pisarczyk, M. Rosiński, L. Ryć,J. Wołowski, R. Suchańska, J. Krása, E. Krousky, L. Láska, K. Mašek, M. Pfeifer... I. B. Földes, T. Suta et al: The effect of high-Z dopant on laser-driven acceleration of a thin plastic target, Appl. Phys. Lett. 92, 211502, 2008
J. Badziak, A. Kasperczuk, P. Parys, T. Pisarczyk, L. Ryc, J. Wolowski, S. Jablonski, R. Suchanska, E. Krosky, L. Láska, K. Masek, M. Pfeiffer, J. Ullschmied, L.J. Dareshwar, I. Földes, L. Torrisi, P.: Production of high-current heavy ion jets at the short-wavelength subnanosecond laser-solid interaction, Appl. Phys. Lett. 91, 081502, 2007
István B. Földes: Guest Editorial: IAMPI2006: International Conference on the Interaction of Atoms, Molecules and Plasmas with Intense Ultrashort Laser Pulses, Laser and Particle Beams 25, 331-332, 2007
Simon, Péter, Földes, István, Szatmári, Sándor: Lézerrel keltett koherens röntgensugárzás és röntgenlézerek, A kvantumoptika és –elektronika legújabb eredményei, Szerk.: Heiner, Zs., Osvay, K., Szegedi Tudományegyetem, 228-236, 2006
Földes, István: Részecskegyorsítás lézerplazmában, A kvantumoptika és –elektronika legújabb eredményei, Szerk.: Heiner, Zs., Osvay, K., Szegedi Tudományegyetem, 199-207, 2006
I.B. Földes, E. Rácz, T. Suta, S. Szatmári: VUV investigations of laser plasmas from near-threshold to 10^17 W/cm^2 generated by ultrashort KrF laser pulses, SILAP2006, Super Intense Laser Atom Physics, Salamanca, Spain, 81-82, 2006
R. Rakowski, T. Suta, I.B. Földes, S. Szatmári, J. Bohus, A. Bartnik, H. Fiedorowicz, J. Mikolajczyk: Optimization of resonant frequency tripling of KrF laser radiation by gas targetsof different lengths, IAMPI 2006 (Int. Conf. on the Interaction of Atoms, Molecules and Plasmas with Intense Ultrashort Laser Pulses), Szeged, p. 114, 2006
I.B. Földes, E. Rácz, T. Suta and S. Szatmári: Spectroscopical investigations in the VUV of laser plasmas generated by a short-pulse KrF laser, Proc. XXIX ECLIM, Eds. O. Cabellos, J. Sanz, G. Velarde, J.M. Perlado, Madrid, 2006, ISBN: 84-690-2624-0, p. 413-418, 2006
J. Badziak, A. Kasperczyk, P. Parys, T. Pisarczyk, M. Rosiński, L. Ryć, R. Suchańska, J. Wołowski, E. Krousky, L. Láska, K. Masek, J. Ullschmied, L. Dareshwar, I. Foldes, L. Torrisi: Highly collimated, high-current heavy ion beams from the subnanosecond laser-plasma interaction, 34th EPS Conf. on Plasma Physics, Warsaw, Poland, 2007, P-5.008, 2007
I.B. Földes, E. Rácz, T. Suta, Yu. Ralchenko, D. Salzmann: Spectroscopy of Plasmas Generated by Ultrashort KrF Lasers, 3rd Int. Conf. on the Frontiers of Plasma Physics and Technology; Bangkok, Thailand, 2007
I.B. Földes, S. Szatmári: On the possibilities of KrF lasers for fast ignition, Proc. Int. Conf. On Ultra Intense Laser Interaction Sciences, ULIS2007, Bordeaux, France, 2007
J. Wolowski, J. Badziak, A. Borrielli, L. Dareshwar, I.B. Foldes, A. Kasperczuk, E. Krousky, L. Laska, K. Masek, A. Mezzasalma, P. Parys, M. Pfeifer, T. Pisarczyk, ... T. Suta et al: Application of laser-induced double ablation of plasma for enhanced macroparticle acceleration, Journal of Physics: Conference Series 112, 022072, 2008
I.B. Földes, S. Szatmári: Multiple-Beam Fast Ignition with KrF Laser, 35th EPS Conference on Plasma Phys. Hersonissos, 9 - 13 June 2008 ECA (Europhysics Conference Abstracts) Vol.32D, O-2.014 (2008), 2008
I. Földes, S. Szatmári: Termonukleáris fúzió KrF lézerrel, Kvantumelektronika 2008 (VI. Szimpózium a hazai kvantumelektronikai kutatások eredményeiről), M-7 (szerk.: Ádám Péter, Kiss Tamás, Varró Sándor), 2008
A. Czitrovszky, K. Osvay, G. Szabó, I. Sánta, I. Földes: Magyar részvétel az ELI programmban, Kvantumelektronika 2008 (VI. Szimpózium a hazai kvantumelektronikai kutatások eredményeiről), M-4 (szerk.: Ádám Péter, Kiss Tamás, Varró Sándor), 2008
I. Földes, M. Stafe: Plazmatükör kísérletek KrF lézer ultrarövid impulzusa kontrasztjának javításához, Kvantumelektronika 2008 (VI. Szimpózium a hazai kvantumelektronikai kutatások eredményeiről), P-16 (szerk.: Ádám Péter, Kiss Tamás, Varró Sándor), 2008
I.B. Földes, D. Csáti, F.L. Szűcs and S. Szatmári: Plasma mirror effect with a short pulse KrF laser, The Sixth Int. Conf. on Inertial Fusion & Applications, IFSA 2009 Program, p.238, 2009
I.B. Földes: Plasma mirror and temperature evolution for short pulse KrF lasers, 4th Workshop on Plasma Production by Laser Ablation, PPLA-09, Book of Abstracts, Th. Oral04, 2009
I.B. Földes, A. Barna, D. Csáti and S. Szatmári: Plasma mirror for cleaning KrF laser pulses, Book of Abstract, 31st European Conference on Laser Interaction with Matter, p. 135., 2010




 

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 »