НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Формирование цилиндрической полости под действием узкого пучка жесткого рентгеновского лазера

СПИСОК АВТОРОВ:
Хохлов В.А., Иногамов Н.А.

DOI:
https://doi.org/10.33849/2022207

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
4 декабря 2022 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
8

ГОД:
2022

СТРАНИЦЫ:
38-44

РУБРИКА:
Теплообмен и физическая газодинамика

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
рентгеновские лазеры, фемтосекундные импульсы, LiF

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:


АННОТАЦИЯ:
Рассматривается действие рентгеновского лазера на фторид лития (LiF).
Лазерный импульс имеет фемтосекундную длительность (десятки фс). Импульс формируется лазерной системой на свободных электронах. Энергия фотонов 10 кэВ. Глубина ослабления $D_{ rm att}$ интенсивности в LiF для этой энергии фотонов равна 655 мкм.
Диаметр лазерного пучка $d_0$ на границе мишени около 1 мкм. Расходимость пучка мала. Поэтому на длине $D_{ rm att}$ диаметр пучка лишь немного увеличивается по сравнению с входным диаметром $d_0.$
В работе проанализировано внутреннее течение в мишени, инициированное поглощением по длине пучка далеко от поверхности. Задача анализируется в приближении цилиндрической симметрии --- искомые величины зависят от радиуса $r$ и времени $t.$ Это допустимо, поскольку, во-первых, пучок узкий ($d_0 ll D_{ rm att}),$ и, во-вторых, рассматривается течение далеко от поверхности мишени.
Плотность поглощенной энергии примерно 100~эВ/атом или 0.941~МДж/см$^3,$ давление и температура в нагретом веществе на момент окончания лазерного импульса составляют 10~Мбар и 550~кК.
В расчетах вместо уравнения состояния (УРС) LiF используется УРС алюминия. Дело в том, что, с одной стороны, для алюминия имеется хорошо разработанное широкодиапазонное многокомпонентное уравнение состояния. С другой стороны, механические характеристики этих материалов (объемный модуль, плотность) примерно одинаковы. Температуры плавления близки: 934/1118 К для Al/LiF --- разница менее 20 %.

TITLE:
Formation of a cylindrical cavity under the action of a narrow beam of a hard X-ray laser

AUTHORS:
Khokhlov V.A., Inogamov N.A.

KEYWORDS:
X-ray lasers, femtosecond pulses, LiF

ABSTRACT:
The effect of an X-ray laser on lithium fluorine (LiF) is considered.
The laser pulse has a femtosecond duration (tens of fs). The pulse is formed by a laser system on free electrons. The photon energy is 10 keV. The attenuation depth $D_{att}$ in LiF is about 500 µm.
The diameter of the laser beam $d_0$ at the target boundary is about 1 µm. The beam divergence is small. Therefore, at length $D_{att}$ the beam diameter only slightly increases compared to the entrance diameter $d_0.$
In this paper, we analyze the internal flow in a target initiated by absorption along the beam length far from the surface. The problem is analyzed in the cylindrical symmetry approximation - the quantities sought depend on radius $r$ and time $t.$ This is acceptable because, first, the beam is narrow $d_0\ll D_{att},$ and, second, the flow far from the target surface is considered.
The absorbed energy density is about 100~eV/atom or 0.941~MJ/cm$^3,$ the pressure and temperature in the heated matter at the end of the laser pulse is 10~Mbar and 550~kK.
Instead of LiF, the equation of state of aluminum is used in the calculations. The point is that, on the one hand, there is a well-developed broad-band multicomponent equation of state for aluminum (OIVT RAS data). On the other hand, the mechanical characteristics of these materials are approximately the same (bulk modulus, density). The melting temperatures are close to 934/1118 K for Al/LiF - the difference is less than 20\%.