High energy density (HED) plasmas, produced by diverse techniques, such as lasers or pulsed power generators, can help scientists to better understand extreme states of matter as well as astrophysical phenomena. While fast Z-pinches are the most common approach to generating HED plasmas in the pulsed power community, radial foil configurations can yield plasma pressures on the order of 0.5 Mbar on a 1 MA, 100 ns current rise time generator, similar to wire array configurations producing Z-pinches. In this experimental setup, a thin metallic foil stretched onto a circular anode connects to a very small 'pin' cathode at the center. Radial currents flow in the foil then down the pin cathode, thereby generating an axi-symmetric toroidal magnetic field under the foil. Initial experimental results (Gourdain et al 2010 Phys. Plasmas17 012706) showed that the foil current interacts with this field and the resulting J × B force lifts the foil upward. Very rapidly the foil plasma turns into a bubble-shaped cavity above the central pin, and that bubble expands at 300 km s−1, until instabilities destroy the axial symmetry, bursting the bubble open. This paper complements these initial results by using time-integrated x-ray pin-hole cameras and a focusing spectrometer with spatial resolution. In addition to laser interferometry, these new data help to provide a better estimate of the plasma electron density inside the bubble, above 1020 cm−3, and of the electron temperature, between 300 and 400 eV inside the central plasma column. We also discovered the presence of 'bright' spots in the plasma, with densities larger than 5 × 1021 electrons cm−3 and temperatures above 1 keV. Finally laser interferometry gives a precise mapping of the initial plasma jet and bubble areal densities.
高エネルギー密度（HED）プラズマは、レーザーやパルスパワー発生装置などの多様な手法によって生成され、科学者が極限状態の物質や天体物理学的現象をより深く理解するのに役立つ。パルスパワーコミュニティにおいてHEDプラズマを生成する最も一般的な手法は高速Zピンチであるが、ラジアルフォイル構成は、1 MA、100 nsの電流立ち上がり時間を持つ発生装置において、ワイヤアレイ構成がZピンチを生成するのと同様に、0.5 Mbar程度のプラズマ圧力を生み出すことができる。この実験構成では、円形アノードに張られた薄い金属フォイルが、中心部の非常に小さな「ピン」カソードに接続されている。フォイル内を半径方向に電流が流れた後、ピンカソードを下方へ流れることにより、フォイル下方に軸対称なトロイダル磁場が生成される。初期の実験結果（Gourdain et al 2010 Phys. Plasmas 17 012706）では、フォイル電流がこの磁場と相互作用し、結果として生じるJ×B力がフォイルを上方へ持ち上げることが示された。フォイルプラズマは非常に急速に、中心ピン上方にバブル状の空洞を形成し、このバブルは300 km/sで膨張するが、やがて不安定性によって軸対称性が破壊され、バブルが破裂する。本論文では、時間積分型X線ピンホールカメラと空間分解能を有する分光器を用いることで、これらの初期結果を補完する。レーザー干渉計測に加えて、これらの新しいデータは、バブル内部の電子密度が10^20 cm^-3以上であること、および中心プラズマ柱内部の電子温度が300〜400 eVの範囲であることのより良い推定を提供する。また、密度が5×10^21 cm^-3以上、温度が1 keV以上の「明るい」スポットの存在も発見された。最後に、レーザー干渉計測により、初期プラズマジェットとバブルの面密度の精密なマッピングが得られた。