A Monte-Carlo code based on a single scattering model is developed for numerical investigations on relativistic electron scattering by a plasma density gradient in electron radiography. A relativistic electron beam is taken to side-on radiograph a steep density gradient region in a fully ionized polystyrene foil target and the beam's kinetic energy is chosen to be much higher than its energy loss in the target. The beam profile of the transmitted electrons on the radiograph shows a modulation of peak-to-trough structure due to electron scattering from the density gradient region. For a 30 μm thick target made up of densities from 1 g cm−3 to 3 g cm−3 across the gradient region, a maximum modulation contrast of about 13% could be produced. The influence of beam energy and spread, density gradient width, detection distance, and plasma self-generated electromagnetic fields are investigated. In an approximation of multiple scattering, an analytical model is introduced to assist in the interpretation of the scattering characteristics resulting from the density gradient. The modulation features and their relations to the gradient width may be applied to diagnose a steep density gradient region of width 1 μm in dense plasma.
電子ラジオグラフィーにおけるプラズマ密度勾配による相対論的電子ビームの散乱を数値的に調べるため、単一散乱モデルに基づくモンテカルロコードを開発した。完全電離ポリスチレンフォイルターゲット内の急峻な密度勾配領域を、相対論的電子ビームが側面から透過する状況を想定し、ビームの運動エネルギーはターゲット内でのエネルギー損失よりも十分に大きいものとした。透過電子のビームプロファイルには、密度勾配領域からの電子散乱により、ピークと谷が交互に現れる変調構造が観察された。密度勾配領域の幅が30μm、密度が1g cm−3から3g cm−3の範囲で変化するターゲットにおいて、最大約13%の変調コントラストが得られた。さらに、ビームエネルギー、ビームエネルギー広がり、密度勾配の幅、検出距離、およびプラズマが自己生成する電磁場の影響を調査した。多重散乱の近似の下で、密度勾配による散乱特性を解釈するための解析モデルを導入した。この変調特性と密度勾配幅との関係は、高密度プラズマ中の幅1μmの急峻な密度勾配領域の診断に応用できる可能性がある。