A quantitative study of the forbidden and intercombination transitions arising from the Li-like Al autoionizing levels

Abstract

This work presents results from detailed quantitative description of the level population kinetics responsible for the relatively high line-intensity of the forbidden and intercombination transitions arising from autoionization states. The goal is to investigate the influence of different atomic processes on the emission spectrum of the laser-produced aluminum plasma obtained at the nhelix-laser test bed facility at GSI (PRA 63, 032716). In the experiment a Nd-glass YAG laser beam having 50 J pulse energy, 15 ns full width half maximum duration and 1.064 m wavelength is focused on a massive Al target. To simulate the experimental reported spectrum, the population kinetics is investigated based on a collisional radiative model. The theoretical spectroscopic investigation reported here indicates the existence of anomalous high intensity X-ray intercombination and two-electron transitions arising from autoionizing states in Li-like Al ion. Detailed atomic structure calculation and kinetics modeling is performed to find out the individual states involved, and the population density distribution over them. Presented results are useful for femtosecond-laser produced plasma experiments and diagnostics. PACS Nos.: 07.57.-c, 32.30, 52.38.Mf.Résumé : Nous présentons ici une description quantitative détaillée de la cinétique de population des niveaux, responsable de la relativement haute intensité de raie des transitions interdites et d'inter-combinaison provenant des états auto-ionisants. Le but est d'étudier l'influence des divers processus atomiques sur le spectre d'émission du plasma d'aluminium produit par laser au laboratoire nhelix-laser du GSI (PRA 63, 032716). Dans cette expérience, le faisceau pulsé d'un laser Nd-verre YAG de 50 J, de largeur à mi-hauteur de 15 ns et de longueur d'onde de 1.06 m, est focalisé sur une cible massive d'aluminium. Afin de simuler le spectre observé, nous investiguons la cinétique des populations dans un modèle radiatif collisionnel. L'analyse spectroscopique théorique présentée ici suggère l'existence de rayons X anomaux de haute intensité venant de recombinaisons et de transitions à deux électrons provenant d'états auto-ionisés dans des ions Al de type Li. Nous complétons des calculs détaillés de structure atomique et de modélisation de la cinétique pour trouver les états individuels impliqués et la distribution de densité de population dans ces états. Les résultats présentés ici sont utiles pour les expériences et diagnostiques de plasmas produits par laser femtosecond. [Traduit par la Rédaction]