High-energy negative ions from expansion of high-temperature femtosecond laser plasma

Chutko, O. V.; Gordienko, V. M.; Lachko, I. M.; Mar'in, B. V.; Savel’ev, A. B.; Volkov, R. V.

doi:10.1007/s00340-003-1322-4

Cited by 9 publications

(8 citation statements)

References 25 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Our previous studies showed deeper (up to 4þ) ionized oxygen atoms from a contaminant layer if the laser pulse with I % 10 16 W=cm 2 interacts with an uncleaned target surface. 19 The very low multiplicity of oxygen ions in this study is due to the low impact ionization rates in the low density plasma created by the prepulse from the contaminant layer, while field ionization rates are still low for an oxygen ions with Z > 3 at I % 10 17 W=cm 2 . Besides, charge multiplicity of oxygen ions in the evaporated plume decreases by 1-2 due to charge transfer in collisions between positive ions and water vapor or residual gas molecules.…”

Section: Data Treatment and Resultsmentioning

confidence: 95%

Effect of a short weak prepulse on laser-triggered front-surface heavy-ion acceleration

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

A suppression of light-ion acceleration (from surface water contaminants) was observed when a moderate-intensity subpicosecond laser pulse was focused on a thick metal target. Simultaneously, an effective generation of high-energy multicharge ions of the target material (Fe) was experimentally observed. A numerical simulation based on the Boltzmann–Vlasov–Poisson model revealed that this is due to the very specific regime of cleaning contaminants from the target surface by the short weak prepulse preceding the main pulse by more than 10 ns and having an intensity below the surface breakdown threshold. Because this prepulse causes the contaminant layer to boil explosively, a low-density gap forms above the target surface. These conditions are consequently favorable for boosting the energy of heavy ions.

show abstract

Section: Data Treatment and Resultsmentioning

confidence: 95%

Effect of a short weak prepulse on laser-triggered front-surface heavy-ion acceleration

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In the plume, the ion kinetic energy can range from hundreds of eV to several keV depending on the laser fluence. 22 The plume expansion is mainly perpendicular to the sample surface. To characterize the generated ions from the laser plasma without applying accelerating voltage to the target, the voltage bias on the electrostatic barrier (EB) was incrementally increased from 0 V to a voltage that resulted in complete suppression of the ions detected.…”

Section: A Ions Detected Without External Accelerationmentioning

confidence: 99%

“…19 Generation of energetic MCIs by femtosecond laser pulse irradiation of a solid target with moderate powers was previously reported. [20][21][22] Gordienko et al generated up to Si 12þ by ablation of a Si target with a femtosecond dye-laser (k ¼ 616 nm, s ¼ 200 fs, and maximum intensity I ¼ 3x10 16 W/cm 2 ). 20 The surface of the Si target was cleaned by ablating it with a nanosecond laser pulse of fluence 3 J/cm 2 prior to femtosecond laser ablation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Chutko et al used an ion energy/ charge cylindrical analyzer combined with the TOF analysis to study the ion generation from the ablation of Si by a femtosecond laser (k ¼ 616 nm, s ¼ 200 fs, and I 2 Â 10 16 W/cm 2 ). 22 Generation of charge states up to Si 6þ , O 4þ , and C 6þ was reported. The O and C ions were attributed to impurities on the Si surface.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Aluminum multicharged ion generation from femtosecond laser plasma

Shaim

Wilson

Elsayed-Ali

2017

Journal of Applied Physics

View full text Add to dashboard Cite

Aluminum multicharged ion generation from femtosecond laser ablation is studied. A Ti:sapphire laser (wavelength 800 nm, pulse width $100 fs, and maximum laser fluence of 7.6 J/cm 2) is used. Ion yield and energy distribution of each charge state are measured. A linear relationship between the ion charge state and the equivalent acceleration energy of the individual ion species is observed and is attributed to the presence of an electric field within the plasma-vacuum boundary that accelerates the ions. The ion energy distribution follows a shifted Coulomb-Boltzmann distribution. For Al 1þ and Al 2þ , the ion energy distributions have two components; the faster one can be attributed to multiphoton laser ionization, while the slower one is possibly due to collisional processes. Ion extraction from the plasma is increased with an applied external electric field, which is interpreted to be due to the retrograde motion of the plasma edge as a result of the external electric field. Multicharged ion generation by femtosecond laser ablation is compared to previously reported ion generation with nanosecond laser ablation and is shown to require significantly lower laser fluence and generates higher charge states and more energetic ions. Published by AIP Publishing.

show abstract

“…Μπορεί επίσης να είναι κάποι άλλο στερεό [29], συνήθως κάποια οργανική ύλη (πλαστικό) επειδή έχει υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο, ή υγρό όπως νερό [16].…”

Section: η μηχανήunclassified

Μελέτη παραγωγής δέσμης αρνητικών ιόντων μεγάλου ρεύματος - μεγάλης ενέργειας και φωτο-ουδετεροποίησή της για τη χρήση σε αντιδραστήρες Tokamak

Περράκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Για την θέρμανση του πλάσματος σε μια μηχανής πυρηνικής σύντηξης για παραγωγή καθαρής ενέργειας όπως οι ITER και DEMO, απαιτείται συνεχής παροχή ενέργειας. Μία μέθοδος για να επιτευχθεί αυτό είναι η εισαγωγή στο πλάσμα μιας δέσμης ουδέτερων σωματίων ισοτόπων του υδρογόνου (Neutral Beam Heating). Η παρούσα διατριβή συμβάλλει στην ανάπτυξη μιας μεθόδου παραγωγής δέσμης ουδέτερων σωματίων υδρογόνου μέσω της παραγωγής, επιτάχυνσης και εξαγωγής αρνητικών ιόντων υδρογόνου ιόντων από μια μαγνητικά μονωμένη δίοδο. Στην παρούσα εργασία γίνεται προσομοίωση της διόδου λαμβάνοντας υπόψη τις διάφορες γεωμετρικές και φυσικές παραμέτρους αυτής (εφαρμοζόμενη διαφορά δυναμικού, ένταση μαγνητικού πεδίου) καθώς και του πλάσματος που δημιουργείται μέσα της (θερμοκρασία, είδος και πυκνότητα σωματιδίων) και εκτελούνται αριθμητικοί υπολογισμοί για την επιτάχυνση και την εξαγωγή μιας δέσμης αρνητικών ιόντων. Το πλάσμα της καθόδου από το οποίο εξάγονται τα ιόντα μπορεί να παραχθεί από αλληλεπίδραση λέιζερ με cluster ενώ η μαγνητική μόνωση χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό αρνητικών ιόντων και ηλεκτρονίων. Ένα αριθμητικό μοντέλο δύο ρευστών σε κυλινδρική γεωμετρία περιγράφει την χωροχρονική εξέλιξη των αρνητικών ιόντων και των ηλεκτρονίων μέσα στην δίοδο. Τα αποτελέσματα του κώδικα χρησιμοποιούνται για επιβεβαίωση πειραματικών δεδομένων που αφορούν παλμικές συσκευές υψηλής ενέργειας και υψηλού ρεύματος αρνητικών ιόντων από την διεθνή βιβλιογραφία, προκειμένου να διερευνηθούν οι φυσικές διαδικασίες της εξαγωγής και επιτάχυνσης της δέσμης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο κώδικας παράγει αποτελέσματα που βρίσκονται σε συμφωνία με τα πειραματικά δεδομένα στις αντίστοιχες φυσικές και γεωμετρικές παραμέτρους. Η χρήση λέιζερ προτείνεται επίσης ως μέσο ουδετεροποίησης της δέσμης των αρνητικών ιόντων προς παραγωγή ουδετέρων, με την μέθοδο της φωτο-απόσπασης, με σκοπό αφ' ενός την μεγαλύτερη απόδοση της διάταξης και αφ' ετέρου την επαναχρησιμοποίηση του ίδιου συστήματος λέιζερ τόσο για την παραγωγή του πλάσματος όσο και για την ουδετεροποίηση της δέσμης, με σκοπό την οικονομία κλίμακος. Η πρωτοτυπία της παρούσης εργασίας συνίσταται στο ότι ενώ οι σχετικές επιστημονικές μέθοδοι είναι θεμελιωμένες εδώ και χρόνια, δεν έχουν προταθεί ξανά για εφαρμογή σε μηχανές Tokamak, ενώ γίνεται φανερό ότι παρέχουν συγκριτικά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες για την θέρμανση πλάσματος. Η συμβολή στην επιστήμη συνίσταται στην απόδειξη με τη βοήθεια των προσομοιώσεων και της σύγκρισης με πειραματικά αποτελέσματα ότι η μαγνητικά μονωμένη δίοδος μπορεί να παραγάγει μεγάλης ισχύος ουδέτερες δέσμες υδρογόνου ή δευτερίου από ουδετεροποίηση μεγάλης ενέργειας και μεγάλου ρεύματος δέσμης αρνητικών ιόντων.

show abstract

High-energy negative ions from expansion of high-temperature femtosecond laser plasma

Cited by 9 publications

References 25 publications

Effect of a short weak prepulse on laser-triggered front-surface heavy-ion acceleration

Effect of a short weak prepulse on laser-triggered front-surface heavy-ion acceleration

Aluminum multicharged ion generation from femtosecond laser plasma

Μελέτη παραγωγής δέσμης αρνητικών ιόντων μεγάλου ρεύματος - μεγάλης ενέργειας και φωτο-ουδετεροποίησή της για τη χρήση σε αντιδραστήρες Tokamak

Contact Info

Product

Resources

About