The expansion dynamics of ion and neutral species in laterally colliding laser produced aluminum plasmas have been investigated using time and space resolved optical emission spectroscopies and spectrally and angularly resolved fast imaging. The emission results highlight a difference in neutral atom and ion distributions in the stagnation layer where, at a time delay of 80 ns, the neutral atoms are localized in the vicinity of the target surface (<1mm from the target surface) while singly and doubly charged ions lie predominantly at larger distances, <1.5 and <2mm, respectively. The imaging results show that the ions were found to form a well defined, but compressed, stagnation layer at the collision front between the two seed plasmas at early times (Δt<80ns). On the other hand, the excited neutrals were observed to form a V-shaped emission feature at the outer regions of the collision front with enhanced neutral emission in the less dense, cooler regions of the stagnation layer.

1.
S. A.
Ramsden
and
W. E. R.
Davies
,
Phys. Rev. Lett.
13
,
227
(
1964
).
2.
C.
Pasquini
,
J.
Cortez
,
L. M. C.
Silva
, and
F. B.
Gonzaga
,
J. Braz. Chem. Soc.
18
,
463
(
2007
).
3.
R.
O’Haire
,
E.
McGlynn
,
M. O.
Henry
, and
J. P.
Mosnier
,
Superlattices Microstruct.
42
,
468
(
2007
).
4.
Y.
Tao
,
M. S.
Tillack
,
K. L.
Sequoia
,
R. A.
Burdt
,
S.
Yuspeh
, and
F.
Najmabadi
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
251501
(
2008
).
5.
S. V.
Bulanov
,
T. Z.
Esirkepov
,
F. F.
Kamenets
,
Y.
Kato
,
A. V.
Kuznetsov
,
K.
Nishihara
,
F.
Pegoraro
,
T.
Tajima
, and
V. S.
Khoroshkov
,
Plasma Phys. Rep.
28
,
975
(
2002
).
6.
R. A.
Ganeev
,
M.
Suzuki
,
M.
Baba
, and
H.
Kuroda
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
051101
(
2009
).
7.
Ph.
Nicolaï
,
V. T.
Tikhonchuk
,
A.
Kasperczuk
,
T.
Pisarczyk
,
S.
Borodziuk
,
K.
Rohlena
, and
J.
Ullschmied
,
Phys. Plasmas
13
,
062701
(
2006
).
8.
E.
Irissou
,
F.
Vidal
,
T.
Johnston
,
M.
Chaker
,
D.
Guay
, and
A. N.
Ryabinin
,
J. Appl. Phys.
99
,
034904
(
2006
).
9.
A.
Murphy
,
J. S.
Hirsch
,
D.
Kilbane
E. T.
Kennedy
,
M. A.
Khater
,
J-P.
Mosnier
,
A.
Neogi
,
G.
O’Sullivan
,
C. L. S.
Lewis
,
S.
Topping
,
R.
Clarke
,
E.
Divall
,
P.
Foster
,
C.
Hooker
,
A.
Langley
,
D.
Neely
,
P.
Dunne
, and
J. T.
Costello
,
Proc. SPIE
4878
,
1196
(
2003
).
10.
P.
Dunne
,
G.
O’Sullivan
, and
D.
O'Reilly
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
34
(
2000
).
11.
V. I.
Babushok
,
F. C.
DeLucia
,
J. L.
Gottfried
,
C. A.
Munson
, and
A. W.
Miziolek
,
Spectrochim. Acta, Part B
61
,
999
(
2006
).
12.
A. S.
Wan
,
T. W.
Barbee
, Jr.
,
R.
Cauble
,
P.
Celliers
,
L. B.
Da Silva
,
J. C.
Moreno
,
P. W.
Rambo
,
G. F.
Stone
,
J. E.
Trebes
, and
F.
Weber
,
Phys. Rev. E
55
,
6293
(
1997
).
13.
R. A.
Bosch
,
R. L.
Berger
,
B. H.
Failor
,
N. D.
Delamater
,
G.
Charatis
, and
R. L.
Kauffman
,
Phys. Fluids B
4
,
979
(
1992
).
14.
B. A.
Remington
,
S. W.
Haan
,
S. G.
Glendinning
,
J. D.
Kilkenny
,
D. H.
Munro
, and
R. J.
Wallace
,
Phys. Fluids B
4
,
967
(
1992
).
15.
C. D.
Gregory
,
J.
Howe
,
B.
Loupias
,
S.
Myers
,
M. M.
Notley
,
Y.
Sakawa
,
A.
Oya
,
R.
Kodama
,
M.
Koenig
, and
N. C.
Woolsey
,
Astrophys. J.
676
,
420
(
2008
).
16.
R. A.
Smith
,
J.
Lazarus
,
M.
Hohenberger
,
A.
Marocchino
,
J. A.
Robinson
,
J. P.
Chittenden
,
A. S.
Moore
,
E. T.
Gumbrell
, and
M.
Dunne
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
49
,
B117
(
2007
).
17.
P. W.
Rambo
and
J.
Denavit
,
Phys. Plasmas
1
,
4050
(
1994
).
18.
C.
Chenais-Popovics
,
P.
Renaudin
,
O.
Rancu
,
F.
Gilleron
,
J. -C.
Gauthier
,
O.
Larroche
,
O.
Peyrusse
,
M.
Dirksmöller
,
P.
Sondhauss
,
T.
Missalla
,
I.
Uschmann
,
E.
Förster
,
O.
Renner
, and
E.
Krousk
,
Phys. Plasmas
4
,
190
(
1997
).
19.
R. J.
Goldston
and
P. H.
Rutherford
,
Introduction to Plasma Physics
(
Taylor & Francis
,
London
,
1995
).
20.
S. M.
Pollaine
,
R. L.
Berger
, and
C. J.
Keane
,
Phys. Fluids B
4
,
989
(
1992
).
21.
O.
Rancu
,
P.
Renaudin
,
C.
Chenais-Popovics
,
H.
Kawagashi
,
J. -C.
Gauthier
,
M.
Dirksmöller
,
T.
Missalla
,
I.
Uschmann
,
E.
Förster
,
O.
Larroche
,
O.
Peyrusse
,
O.
Renner
,
E.
Krousky
,
H.
Pépin
, and
T.
Shepard
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
3854
(
1995
).
22.
P.
Hough
,
C.
McLoughlin
,
T. J.
Kelly
,
P.
Hayden
,
S. S.
Harilal
,
J. P.
Mosnier
, and
J. T.
Costello
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
055211
(
2009
).
23.
M. E.
Jones
,
D.
Winske
,
S. R.
Goldman
,
R. A.
Kopp
,
V. G.
Rogatchev
,
S. A.
Bel’kov
,
P. D.
Gasparyan
,
G. V.
Dolgoleva
,
N. V.
Zhidkov
,
N. V.
Ivanov
,
Yu. K.
Kochubej
,
G. F.
Nasyrov
,
V. A.
Pavlovskii
,
V. V.
Smirnov
, and
Yu. A.
Romanov
,
Phys. Plasmas
3
,
3
(
1996
).
24.
R. A.
Smith
,
J.
Lazarus
,
M.
Hohenberger
,
A. S.
Moore
,
J. S.
Robinson
,
E. T.
Gumbrell
, and
M.
Dunne
,
Astrophys. Space Sci.
307
,
131
(
2007
).
25.
S. S.
Harilal
,
C. V.
Bindhu
, and
H. -J.
Kunze
,
J. Appl. Phys.
89
,
4737
(
2001
).
26.
D.
Doria
,
K. D.
Kavanagh
,
J. T.
Costello
, and
H.
Luna
,
Meas. Sci. Technol.
17
,
670
(
2006
).
27.
National Institute of Standards and Technology
, http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/.
28.
C.
Ursu
,
S.
Gurlui
,
C.
Focsa
, and
G.
Popa
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
267
,
446
(
2009
).
29.
P.
Hough
,
C.
McLoughlin
,
T. J.
Kelly
,
S. S.
Harilal
,
J. P.
Mosnier
, and
J. T.
Costello
,
Appl. Surf. Sci.
255
,
5167
(
2009
).
30.
Y.
Okano
,
Y.
Hironaka
,
K. G.
Nakamura
, and
K. -I.
Kondo
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
1536
(
2003
).
31.
P.
Hough
(private communication).
32.
H.
Luna
,
K. D.
Kavanagh
, and
J. T.
Costello
,
J. Appl. Phys.
101
,
033302
(
2007
).
33.
D. R.
Farley
,
K. G.
Estabrook
,
S. G.
Glendinning
,
S. H.
Glenzer
,
B. A.
Remington
,
K.
Shigemori
,
J. M.
Stone
,
R. J.
Wallace
,
G. B.
Zimmerman
, and
J. A.
Harte
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
1982
(
1999
).
You do not currently have access to this content.