In this paper, enhancement in x-ray emission and reduction of kinetic energy of ions from low density foam plasma is demonstrated by performing experiment and hydrodynamic simulation. The plasma is produced by irradiation of solid gold and gold foam targets (densities 0.2 g/cc, 0.13 g/cc and 0.1 g/cc) at intensities in the range of 4 × 1013–1 × 1014 W cm−2. Time resolved x-ray emission is measured by an x-ray streak camera with 10 ps resolution. The x-ray flux measured by the streak camera from low density gold foam shows a 13% enhancement in comparison to solid gold in the spectral range >0.8 keV and above. Decrease in velocity of ions is observed in low density gold foam. In solid gold, thermal ions peak velocity is 31 × 104 m s−1 and spread in narrow energy width, however, in case of 0.1 g/cc, peak velocity reduces to 6 × 104 m s−1 towards target normal and emitted in broad energy range. Shadowgraphy results also provide evidence of narrower expansion of plasma from solid gold. However, total ion flux from low density gold foam is comparable to ion flux of solid gold indicating the process of volumetric absorption.
本論文では、低密度フォームプラズマからのX線放出の増強とイオンの運動エネルギー低減を、実験と流体力学的シミュレーションにより実証した。プラズマは、固体金および金フォームターゲット（密度0.2 g/cc、0.13 g/cc、0.1 g/cc）に、4 × 10^13〜1 × 10^14 W cm^-2の強度のレーザーを照射して生成した。時間分解X線放出は、10 psの時間分解能を持つX線ストリークカメラで測定した。ストリークカメラで測定した低密度金フォームからのX線フラックスは、固体金と比較して0.8 keV以上のスペクトル領域で13%の増強を示した。低密度金フォームではイオンの速度低下が観測された。固体金では、熱イオンのピーク速度は31 × 10^4 m s^-1であり、エネルギー幅は狭い。一方、0.1 g/ccの場合は、ターゲット法線方向に向かうピーク速度が6 × 10^4 m s^-1に減少し、広いエネルギー範囲に分布した。シャドウグラフィの結果も、固体金からのプラズマと比較して、フォームプラズマの膨張がより限定的であることを示した。しかし、低密度金フォームからの全イオンフラックスは固体金のイオンフラックスに匹敵し、体積吸収のプロセスを示唆している。