Xe(L) X-ray emission from laser–cluster interaction

Abstract

We have measured absolute L x-ray emission yields from (Xe) n clusters (with n in the range 10 5 -10 7 atoms/cluster) irradiated by 60 femtoseconds 800 nm IR and 160 femtoseconds 400 nm UV laser pulses of 10 15 -10 17 W cm -2 peak intensity. Measurements have been performed as a function of cluster size (backing pressure) and laser peak intensity. Identification of spectroscopic features as well as x-ray emission yield variation with laser wavelength and intensity are in strong contradiction with results and interpretation from previous studies.

Laser-Cluster Interaction: X-Ray Production by Short Laser Pulses

“…The observation of characteristic x-ray emission from laser-irradiated clusters [2,3,4,5] suggested its potential as an x-ray source through a highly non-linear conversion of IR radiation that combines advantages of both solid and gaseous targets. Like solids, clusters provide large x-ray yields, yet unlike solids they are debris-free, just like gaseous targets.…”

Source X par agrégats : contrôle et optimisation des paramètres gouvernant l'interaction laser de puissance–agrégats de gaz rare

“…Cette pression amont P 0 contrôle la taille de nos agrégats suivant des lois d'échelles (taille ∝ P 2 0 )établies par Hagena [14]. Il està noter que de nombreusesétudes confirmant cesévolutions permettent aussi de déterminer le taux d'agrégation [15] 6].…”

“…Plus spécifiquement, dans le cas d'agrégats soumisà des champś electriques très intenses (F > 10 9 V/cm), le couplageénergétique entre la lumière laser et la matière est très efficace. Cette efficacité se traduit par toute une série d'observations expérimentales très différentes de ce qui se passe avec des atomes, des petites molécules voire des solides: production d'ions très chargés ayant desénergies jusqu'au MeV [1], d'électrons "chauds" de quelques keV [2] et de photons X dans le domaine du keV [3,4,5,6]. Les agrégats forment une cible unique réunissant les avantages des cibles gazeuses et solides.…”

“…Ce rayonnement X, dont l'absorption est négligeableà travers l'agrégat, provient de la production, au cours de l'interaction, d'ions fortement multichargés présentant des lacunes en couche interne. Grâceà la technique de spectroscopie X développée par l'équipe, nous avons observé, dans le cas d'agrégats d'argon, des ions Ar q+ avec 12 ≤ q ≤ 16 ayant une lacune en couche K [4,5] et, dans le cas d'agrégats de xénon, des ions Xe q+ avec 24 ≤ q ≤ 34 ayant des lacunes en couche L [6]. Le rayonnement X constitue une bonne observable de la dynamique de l'interaction puisque la désexcitation desétats excités peuplés a lieu sur des temps très courts, de quelques 10à 100 fs.…”

“…Avec les agrégats de xénon, nous avons montré que l'émission X ne dépend que faiblement de la longueur d'onde du laser [6] (comparaison IR-800nm/UV-400 nm) ce qui remet en cause d'autresétudes expérimentales [13]. Pour cesétudes, des divergences marquées apparaissent aussi au niveau de l'interprétation des spectres X. Dans l'article présenté ici, nous reviendrons, dans la section 3, sur l'évolution des photons X avec l'éclairement et plus particulièrement sur les conséquences de nos observations.…”