This work is aimed at the investigation of mutual interaction of plastic (CH) and copper axially symmetric plasmas, and the dependence on the ratio of their ablated masses. For that purpose we irradiated a plastic target with a Cu cylindrical insert of diameter 400 µm with a laser beam of radius exceeding that of the insert. In such an arrangement we were able to control the volumes and masses of interacting CH and Cu plasmas by varying the laser beam diameter. The experiment was carried out at the Prague Asterix Laser System (PALS) iodine laser. The laser provided a 250 ps pulse with an energy of 130 J at the third harmonic frequency (i.e. a wavelength of λ3 = 0.438 µm). The interaction of the laser-driven plasma jet with ambient plasma was studied by means of a three-frame interferometric system and a four-frame x-ray pinhole camera. For simulation of the experiment we used the two-dimensional hydrodynamic code ATLANT-HE. The reported results demonstrated that there is an optimal ratio of Cu and plastic plasma masses, at which stable extended Cu plasma jets can be created. Even a relatively thin plastic plasma envelope can compress the Cu plasma and control the jet formation. Thicker plastic plasma layers, however, lead to complex hydrodynamic motion accompanied by generation of transverse shock waves, which can completely suppress the jet formation. The pressure of the plastic plasma was found to be 1.35 times higher than that of the copper plasma. A theoretical analysis of the experimental results allows us to conclude that this difference in pressures follows from the essential differences in expansion dynamics of plasmas with low and high atomic numbers.
本研究は、プラスチック（CH）と銅の軸対称プラズマの相互相互作用、およびそれらのアブレーション質量の比への依存性の調査を目的としている。そのために、直径400 µmのCu円筒インサートを有するプラスチックターゲットを、そのインサートの半径を超える半径のレーザービームで照射した。このような配置において、レーザービーム径を変化させることにより、相互作用するCHプラズマとCuプラズマの体積と質量を制御することができた。実験は、プラハのPALS（Prague Asterix Laser System）ヨウ素レーザーを用いて実施された。このレーザーは、第三高調波周波数（すなわち波長λ3 = 0.438 µm）において、エネルギー130 J、パルス幅250 psのパルスを提供した。レーザー駆動プラズマジェットと周囲プラズマとの相互作用は、3フレーム干渉計システムと4フレームX線ピンホールカメラを用いて研究された。実験のシミュレーションには、2次元流体力学コードATLANT-HEを用いた。報告された結果は、安定した拡張Cuプラズマジェットが生成され得るCuとプラズマの質量の最適比が存在することを実証した。比較的薄いプラズマ包絡層でもCuプラズマを圧縮し、ジェット形成を制御することができる。しかしながら、より厚いプラズマ層は、横衝撃波の生成を伴う複雑な流体力学運動を引き起こし、ジェット形成を完全に抑制し得る。プラズマの圧力は、銅プラズマのそれより1.35倍高いことが見出された。実験結果の理論的解析により、この圧力差は、低原子番号および高原子番号のプラズマの膨張ダイナミクスの本質的な差異に起因すると結論付けることができる。