An advanced type of hydrodynamic stable plasma targets with homogeneous distribution of plasma parameters has been proposed for application in experiments on heavy ion stopping in plasmas and relativistic laser based particle acceleration. Plasma was created via x-ray heating of polymer aerogels with a mean density 103 times lower than that of solid matter. Hydrodynamic and radiation properties of low-density polymer aerogels heated by x-rays, which were generated due to laser interaction with a gold hohlraum, have been investigated experimentally and numerically. In experiments carried out at the PALS laser facility in Prague, the parameters of the hohlraum based soft x-ray source and the fraction of x-ray energy absorbed by foam layers have been measured. The results of these experiments and numerical simulations show that the x-ray heat process occurs via propagation of supersonic radiation driven heat waves. The measured heat wave velocity of 107 cm s−1 allows one to estimate the plasma temperature reached as 25 eV. The hydrodynamic stability of x-ray heated plasma layers has been demonstrated by means of an optical streak camera viewing the plasma expansion process. Simulations of the foam heating process denote rather homogeneous distribution of the plasma temperature and density in the x-ray heated plasma layer and sharp plasma boundaries. The investigated features of such plasma targets are a great advantage for experiments with heavy ion and relativistic laser beams.
高度に均一なプラズマパラメータ分布を有する先進的な流体力学安定プラズマターゲットが、プラズマ中での重イオン停止および相対論的レーザーによる粒子加速の実験への応用のために提案された。プラズマは、固体物質の平均密度の103倍低い平均密度を有するポリマーエアロゲルのX線加熱によって生成された。金ホーラムとのレーザー相互作用によって生成されたX線により加熱された低密度ポリマーエアロゲルの流体力学特性および放射特性が、実験的および数値的に調査された。プラハのPALSレーザー施設で実施された実験では、ホーラムベースの軟X線源のパラメータと、フォーム層によって吸収されたX線エネルギーの割合が測定された。これらの実験と数値シミュレーションの結果は、X線加熱プロセスが超音速放射駆動熱波の伝播を介して発生することを示している。測定された熱波速度107 cm s−1により、到達したプラズマ温度を25 eVと推定することができる。X線加熱プラズマ層の流体力学安定性は、プラズマ膨張プロセスを観察する光学ストリークカメラによって実証された。フォーム加熱プロセスのシミュレーションは、X線加熱プラズマ層におけるプラズマ温度と密度のかなり均一な分布と、鋭いプラズマ境界を示している。このようなプラズマターゲットの調査された特性は、重イオンビームおよび相対論的レーザービームを用いた実験にとって大きな利点である。