High intensity, short-pulse laser interaction with a solid metal target produces broadband hard x-rays potentially for various applications of x-ray radiography. Here experimental benchmarking of numerical modelling for short-pulse laser-driven broadband x-ray radiography is presented. Angular dependent x-ray spectra are first calculated with a hybrid particle-in-cell code, Large Scale Plasma (LSP), using fast electron parameters inferred from an analysis of measured bremsstrahlung signals. Subsequently, a calculated x-ray spectrum in the direction of radiography is used in photon transport calculations using a Monte Carlo code, Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS), to simulate a radiographic image including a modelled 3D test object, an x-ray attenuation filter and an image plate detector. Simulated radiographic images are compared with measurements obtained in an experiment using a 50-TW Leopard short-pulse laser at the University of Nevada Reno. Results show that simulations reproduce the experimental images well for three different attenuation filters (plastic, aluminium, and brass), while 1D transmission profiles for the plastic and aluminium filters are quantitatively in good agreement. The modelling approach established in this work could be used as a predictive tool to simulate radiographic images of complex 3D solid objects at any arbitrary angular position or to optimize experimental components such as the source spectrum, x-ray attenuation filters and a detector type depending on a radiographic object without carrying out radiographic experiments.
高強度・短パルスレーザーと固体金属ターゲットとの相互作用により、様々なX線ラジオグラフィー用途に潜在的に有用な広帯域硬X線が生成される。本稿では、短パルスレーザー駆動の広帯域X線ラジオグラフィーに関する数値モデリングの実験的検証について報告する。まず、角度依存X線スペクトルを、測定された制動放射信号から推定した高速電子パラメータを用いて、ハイブリッド粒子セルコードであるLarge Scale Plasma（LSP）により計算した。次に、ラジオグラフィー方向の計算X線スペクトルを、モンテカルロコードであるParticle and Heavy Ion Transport code System（PHITS）を用いた光子輸送計算に使用し、3Dモデル化された試験対象物、X線減衰フィルター、イメージングプレート検出器を含むラジオグラフィー画像をシミュレーションした。シミュレーション画像を、ネバダ大学リノ校における50-TW Leopard短パルスレーザーを用いた実験で得られた測定結果と比較した。その結果、3種類の異なる減衰フィルター（プラスチック、アルミニウム、真鍮）に対して、シミュレーションが実験画像を良好に再現し、プラスチックおよびアルミニウムフィルターの1次元透過プロファイルは定量的に良好な一致を示した。本研究で確立したモデリング手法は、任意の角度位置における複雑な3D固体物体のラジオグラフィー画像をシミュレーションするための予測ツールとして、あるいはラジオグラフィー実験を実施することなく、線源スペクトル、X線減衰フィルター、検出器タイプなどの実験構成要素を最適化するために使用できる可能性がある。