This paper presents the results of studies of fast ion emission from the multiply charged high-Z number plasma generated using the PALS high-energy iodine laser system (⩽1.2 kJ, 0.4 ns) at the PALS Research Center in Prague. The properties of the emitted ion streams were investigated using ion collectors located at various angles with respect to the target normal and an electrostatic energy analyser. The x-ray emission from the plasma was measured using semiconductor detectors. Different groups of ions (slow, thermal and fast) were observed in the ion collector signals. Ion current densities higher than 80 mA cm−2 at ∼1 m from the target were demonstrated. The charge velocity distribution, ion current density and angular distribution of ion charge emission, as well as total charge and average ion energy were obtained from these signals. Using the electrostatic ion-energy analyser, the emission of highly charged heavy ions (Ta52+, Ag38+) with energies up to 7 MeV for Ta ions was demonstrated. The dependence of ion stream parameters on the experimental conditions is discussed. We also report the results of preliminary experiments on the direct implantation of laser-produced ions into various materials.
本論文は、プラハのPALS研究センターにあるPALS高エネルギーヨウ素レーザーシステム（⩽1.2 kJ、0.4 ns）を用いて生成された多価高Zプラズマからの高速イオン放出に関する研究結果を提示する。放出されたイオン流の特性は、ターゲット法線に対して様々な角度に配置されたイオンコレクターと静電エネルギー分析器を用いて調査された。プラズマからのX線放出は、半導体検出器を用いて測定された。イオンコレクター信号において、異なるイオングループ（低速、熱的、高速）が観測された。ターゲットから約1 mの距離において、80 mA cm⁻²を超えるイオン電流密度が実証された。これらの信号から、電荷速度分布、イオン電荷放出の角度分布、ならびに全電荷および平均イオンエネルギーが得られた。静電エネルギー分析器を用いて、Taイオンについては最大7 MeVのエネルギーを持つ高電荷重イオン（Ta52+、Ag38+）の放出が実証された。イオン流パラメータの実験条件への依存性について考察する。また、レーザー生成イオンの様々な材料への直接注入に関する予備実験の結果も報告する。