Lineshape measurements of He-β spectra on the ORION laser facility

Abstract

We have utilized a newly developed high-resolution X-ray spectrometer to measure the shapes of spectral lines produced from laser-irradiated targets on the Orion laser facility in the United Kingdom. We present measurements of the He-β spectra of chlorine and chromium from targets irradiated by either a long-pulse or a short-pulse laser beam. The experimental conditions provide a spread in plasma density ranging from about 1019 to about 1024 cm−3. We present spectral calculations that show that the relative intensities of the Li-like satellite lines can be used to infer the density in the lower range, especially if the lithiumlike satellite lines are well resolved. In addition, we use the Stark-broadened width of the He-β line to infer densities above about 1022 cm−3. In the case of a short-pulse irradiated chromium foil, we find that the He-like chromium is produced at a density of almost 8 g/cm3, i.e., solid density. In addition, we can infer the electron temperature from the observation of dielectronic recombination satellite lines.

On certain aspects of the THERMOS toolkit for modeling experiments

“…5(b) of Ref. [1]. According to the experimental data, it was not possible to obtain accurate values for the temperature and density of the plasma, though the ranges of their variation were evaluated as T e ≈ 400-600 eV and N e ≈ 10 21 -10 23 cm −3 .…”

The ion broadening calculating method for a nonequilibrium plasma

“…В качестве одного из тестовых вариантов было предложено провести расчеты стационарной неравновесной плазмы хлора при температурах 400, 500 и 600 эВ и плотности электронов 10 21 , 10 22 и 10 23 1/см 3 . Кроме того, было предложено определить параметры плазмы, наибо-лее верно описывающие эксперимент из статьи [3].…”

“…2 приведена средняя степень ионизации в плазме хлора при темпе-ратурах 400, 500 и 600 эВ в диапазоне плотностей электронов от 10 19 до 10 23 1/см 3 . Для справки приведена также средняя степень ионизации для равновесной (оптически плотной) плазмы.…”

“…Для справки приведена также средняя степень ионизации для равновесной (оптически плотной) плазмы. Из рисунка можно видеть, что плаз-ма хлора при этих условиях близка к равновесной только при 400 эВ и плотно-сти электронов 10 23 1/см 3 . В остальных точках плазма далека от равновесия.…”

“…Для участия в семинаре The 10th NLTE Code Comparison Workshop (Сан-Диего, США, с 28 ноября по 1 декабря 2017 г.) было предложено провести расчеты стационарной неравновесной плазмы для нескольких элементов, в том числе подобрать пара-метры эксперимента для плазмы хлора из статьи [3]. В предложенном для мо-делирования случае плазма хлора близка к равновесной, и при вычислении ши-рины профиля необходимо учитывать ионное уширение.…”