高温・高密度プラズマ中のK殻X線スペクトル形状解析コードの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07740347
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 佐々木 明 電気通信大学, レーザー極限技術研究センサー, 助手 (10215709)
• Keywords: X線レーザー / レーザー生成プラズマ / 原子素過程 / シミュレーション

Research Abstract

本考研究では、X線レーザーへの応用を目標として、レーザー生成Alプラズマ中における水素様AlのLyman-α線のスペクトル形状を考慮したエスケーププロバビリティ計算コードを開発を行った。
今回対象としたプラズマは、強度10^<15>W/cm^2以上、パルス幅10ps以下のレーザー光を固体ターゲット上に線状集光することによって生成し、電子密度は10^<18-22>1/cm^3、温度は100-1000eV程度の範囲にある。このプラズマ中では、H様やHe様イオンの共鳴線のライントラッピングがイオンの価数分布、ポピュレーションに大きな影響を与える。特にH様イオンのBalmer-α線をレーザー遷移として用いるX線レーザーへの応用では、Lyman-α線のトラッピングは重要である。
この条件下でのAlのLyman-α線のスペクトルは、2重線(1s_<1/2>-2p_<1/2>および1s_<1/2>-2p_<3/2>)の分裂が5mÅ、Doppler広がりによるスペクトル広がりが数mÅであるのに対して、プラズマが急激に膨張することによる10mÅ以上のDopplerシフトを持つことが特徴である。従来はプラズマ中の各位置におけるLyman-α線の中心波長でのエスケーププロバビリティを計算していたが、計算を波長依存で行うように改良したところ、X線レーザーの利得媒質として典型的な条件でエスケーププロバビリティの30%程度の増加が得られた。この改良により、プラズマの温度、密度、ポピュレーションの空間分布とスペクトル線の形状の双方を考慮したエスケーププロバビリティの計算が可能になり、X線レーザーの特性のより実際的な評価が可能になった。

Research Products

• [Publications] A.Sasaki: "2-D Hydrodynamic, Atomic Kinetics, and Line Transfer Simulation for Recombination Pumped Soft X-Ray Lasers" J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.54. 353-360 (1995)
• [Publications] 佐々木明: "2次元流体コードと原子過程ポストプロセッサによる再結合X線レーザーのシミュレーションコードの開発" レーザー研究. 22(発表予定). (1996)