Laser plasmas were generated by ablation of aluminum targets via a Nd:YAG glass laser, of pulse energy 0.8 J, and duration 15 ns (full width at half maximum) at the fundamental wavelength (1.064μm). Emission lines in the wavelength range of 27–32 nm (45–37.8 eV) were mapped over a spatial range extending out 1.8 mm from the target surface and for a temporal range of 42 ns after the termination of the laser pulse. Two targets were utilized: a planar surface and a rectangular cavity. The latter was composed of a rectangular shaped cavity of depth 3 mm and height 1.2 mm, cut into an aluminum massive. An irradiance of Ip1011W/cm2 was delivered to both targets and the confining influence of the rectangular cavity upon plasma formation and expansion was studied. Diagnostics of the emitted spectra reveal the unique dynamics of restricted plasma plume expansion, which results in plasma-surface collisions and subsequent plasma rebound within the cavity. These effects give rise to strong enhancement of both continuum and line emission in the contained plasma plume. These enhancements are especially evident for the more highly charged ions. Superior emission from plasma-surface collisions are associated with “forced recombination” during early time scales, while enhanced emission at later stages are associated with plasma plume component rebound and collision.

1.
T.
Pisarczyk
,
A.
Farynski
,
H.
Fiedorowicz
,
P.
Gogolewski
,
M.
Kusnierz
,
J.
Makowski
,
R.
Miklaszewski
,
M.
Mrockowski
,
P.
Parys
, and
M.
Szcurek
,
Laser Part. Beams
10
,
767
(
1992
).
2.
T.
Pisarczyk
,
B. A.
Bryunetkin
,
A. Ya.
Faenov
,
A.
Farynski
,
H.
Fiedorowicz
,
M. O.
Koshevoy
,
R.
Miklaszewski
,
M.
Mroczkowski
,
M. V.
Osipov
,
P.
Parys
,
I. Yu.
Skobelev
, and
M.
Szczurek
,
Phys. Scr.
50
,
72
(
1994
).
3.
A.
Neogi
and
R. K.
Thareja
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
72
,
231
(
2001
).
4.
A.
Neogi
,
V.
Narayanan
, and
R. K.
Thareja
,
Phys. Lett. A
258
,
135
(
1999
).
5.
D. N.
Gupta
,
H.
Suk
,
A. K.
Sharma
, and
N. K.
Jaiman
,
J. Korean Phys. Soc.
47
,
982
(
2005
).
6.
E.
Liang
,
K.
Nishimura
,
H.
Li
, and
S. P.
Gary
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
085001
(
2003
).
7.
H.
Nakashima
,
K. V.
Vchivkov
,
T.
Esaki
,
Y. P.
Zakharov
,
T.
Kawano
, and
T.
Muranaka
,
AIP Conf. Proc.
669
,
508
(
2003
).
8.
K. V.
Vchivkov
,
H.
Nakashima
,
Y. P.
Zakharov
,
T.
Esaki
,
T.
Kawano
, and
T.
Muranaka
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
42
,
6590
(
2003
).
9.
M.
Nunami
,
A.
Takata
, and
K.
Nishihara
,
J. Phys.: Conf. Ser.
112
,
042061
(
2008
).
10.
E.
Hontzopoulos
,
D.
Charalambidis
,
C.
Fotakis
,
Gy.
Fotakis
,
Gy.
Horvath
, and
Cs.
Toth
,
Opt. Commun.
67
,
124
(
1988
).
11.
D.
Fried
and
G. P.
Reck
,
J. Phys.
24
,
1065
(
1991
).
12.
S.
Varro
,
Gy.
Farkas
, and
F.
Ehlotzky
,
Opt. Commun.
172
,
47
(
1999
).
13.
M. A.
Liberman
and
A. L.
Velikovich
,
Phys. Fluids
B1
,
1271
(
1989
).
14.
H. S.
Kim
and
A. S.
Kwok
,
Appl. Phys. Lett.
61
,
2234
(
1992
).
15.
D.
Geohegan
,
Appl. Phys. Lett.
60
,
2732
(
1992
).
16.
H. P.
Gu
,
Q. H.
Lou
,
N. H.
Cheung
,
S. C.
Chen
,
Z. Y.
Wang
, and
P. K.
Lin
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
58
,
143
(
1994
).
17.
A. A.
Puretzsky
,
D. B.
Geohegan
,
R. E.
Hauflerm
,
R. L.
Hettich
,
X. Y.
Zheng
, and
R. N.
Compton
, in
AIP Conference Proceedings
,
Laser Ablation: Mechanisms and Applications-II
Vol.
288
, edited by
J. C.
Miller
and
D. B.
Geohegan
(
AIP
,
New York
,
1994
), pp.
365
.
18.
R. F.
Wood
,
J. N.
Leboeuf
,
D. B.
Geohegan
,
A. A.
Puretzky
, and
K. R.
Chen
,
Phys. Rev. B
58
,
1533
(
1998
).
19.
J. C. S.
Kools
,
J. Appl. Phys.
74
,
6401
(
1993
).
20.
D. L.
Capewell
and
D. G.
Goodwin
,
Proc. SPIE
2403
,
49
(
1995
).
21.
A.
Neogi
,
R. K.
Thareja
, and
J.
Pramana
,
Physica
50
,
63
(
1998
).
22.
Y.
Nagata
,
K.
Midorikawa
,
S.
Kubodera
,
M.
Obara
,
H.
Tashiro
, and
K.
Toyoda
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
3774
(
1993
).
23.
M.
Poirier
,
T.
Blenski
,
F.
de Gaufridy de Dortana
, and
F.
Gilleron
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
99
,
482
(
2006
).
24.
H.
Fiedorowicz
,
Laser Part. Beams
23
,
365
(
2005
).
25.
F.
Barkusky
,
C.
Peth
,
A.
Bayer
, and
K.
Mann
,
J. Appl. Phys.
101
,
124908
(
2007
).
26.
S.
Ter-Avetisyan
,
U.
Vogt
,
H.
Stiel
,
M.
Schnurer
,
I.
Will
, and
P. V.
Nickles
,
J. Appl. Phys.
94
,
5489
(
2003
).
27.
M.
Kanouff
,
H.
Shields
,
L.
Bernardez
,
D.
Chenoweth
, and
G.
Kubiak
,
J. Appl. Phys.
90
,
3726
(
2001
).
28.
F.
Gilleron
,
M.
Poirier
,
T.
Blenski
,
M.
Schmidt
, and
T.
Ceccotti
,
J. Appl. Phys.
94
,
2086
(
2003
).
29.
T.
Higashiguchi
,
C.
Rajyaguru
,
K.
Kawasaki
,
W.
Sasaki
, and
S.
Kubodera
,
Proceedings of the Eighth International Conference in X-Ray Microscopy
, pp.
151
153
.
30.
L. F.
Cao
,
I.
Uschmann
,
F.
Zamponi
,
T.
Kampfer
,
A.
Fuhrmann
,
E.
Forester
,
A.
Holl
,
R.
Redmer
,
S.
Tolekis
,
T.
Tschentscher
, and
S. H.
Glenzer
,
Laser Part. Beams
25
,
239
(
2007
).
31.
R.
de Bruijn
,
K. N.
Koshelev
,
S. V.
Zakharov
,
V. G.
Novikov
, and
F.
Bijkerk
,
Phys. Plasmas
12
,
042701
(
2005
).
32.
A.
Cummings
,
G.
O’Sullivan
,
P.
Dunne
,
E.
Sokell
,
N.
Murphy
,
J.
White
,
P.
Hayden
,
P.
Sheridan
,
M.
Lysaght
, and
F.
O’Reilly
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
73
(
2006
).
33.
A.
Bar-Shalom
,
M.
Klapisch
, and
J.
Oreg
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
71
,
169
(
2001
).
34.
T.
Blenski
,
A.
Grimaldi
, and
F.
Perrot
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
65
,
91
(
2000
).
35.
K.
Nishihara
,
A.
Sunahara
,
A.
Sasaki
,
M.
Nunami
,
H.
Tanuma
,
S.
Fujioka
,
Y.
Shimada
,
K.
Fujima
,
H.
Furukawa
,
T.
Kato
,
F.
Koike
,
R.
More
,
M.
Murakami
,
T.
Nishikawa
,
V.
Zhakhovskii
,
K.
Gamata
,
A.
Takata
,
H.
Ueda
,
H.
Nishimura
,
Y.
Izawa
,
N.
Miyanaga
, and
K.
Mima
,
Phys. Plasmas
15
,
056708
(
2008
).
36.
A. P.
Shevelko
,
L. A.
Shmaenok
,
S. S.
Churilov
,
R. K. F. J.
Bastiaensen
, and
F.
Bijkerk
,
Phys. Scr.
57
,
276E282
(
1998
).
37.
S.
Fujioka
,
H.
Nishimura
,
M.
Shimomura
,
H.
Sakaguchi
,
Y.
Nakai
,
T.
Aota
,
Y.
Shimada
,
A.
Sunahara
,
K.
Nishihara
,
N.
Miyanaga
,
Y.
Izawa
, and
K.
Mima
,
J. Phys.: Conf. Ser.
112
,
042049
(
2008
).
38.
O.
Morris
,
P.
Hayden
,
P.
Dunne
,
F.
O'Reilly
,
G.
O'Sullivan
,
E.
Sokell
,
E. L.
Antonsen
,
S. N.
Srivastava
,
K. C.
Thompson
, and
D. N.
Ruzic
,
J. Phys.: Conf. Ser.
58
,
391
(
2007
).
39.
M. M.
Murnane
,
H. C.
Kapten
,
S. P.
Gordon
, and
R. W.
Falcone
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
58
,
261
(
1994
).
40.
S. P.
Gordon
,
T.
Donnelly
,
A.
Sulivan
,
H.
Hamster
, and
R. W.
Falcone
,
Opt. Lett.
19
,
484
(
1994
).
41.
T.
Nishikawa
,
H.
Nakano
,
N.
Uesugi
, and
T.
Serikawa
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
1653
(
1997
).
42.
T.
Nishikawa
,
H.
Nakano
,
N.
Uesugi
, and
T.
Serikawa
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
66
,
567
(
1998
).
43.
T.
Nishikawa
,
H.
Nakano
, and
N.
Uesugi
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
4079
(
1999
).
44.
Y.
Hironaka
,
Y.
Fujimoto
,
K.
Nakamura
,
K.
Kondo
, and
M.
Yoshida
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
1645
(
1999
).
45.
R. V.
Volkov
,
D. M.
Golishniko
,
V. M.
Gordienko
,
P. M.
Mikheev
,
A. B.
Savel’ev
,
V. D.
Sevast’yanov
,
V. S.
Chernysh
, and
O. V.
Chutko
,
JETP Lett.
72
,
401
(
2000
).
46.
P. P.
Rajeev
,
S.
Banerjee
,
A. S.
Sandhu
,
R. C.
Issac
,
L. C.
Tribedi
, and
G. R.
Kumar
,
Phys. Rev. A
65
,
052903
(
2002
).
47.
V.
Sizyuk
,
A.
Hassanein
, and
T.
Sizyuk
,
Laser and Part. Beams
25
,
143
(
2007
).
48.
Q.
Gu
,
K.
Nagai
,
T.
Norimatsu
,
S.
Fujioka
,
H.
Nishimura
,
K.
Nishihara
,
N.
Miyanaga
, and
Y.
Izawa
,
Chem. Mater.
17
,
1115
(
2005
).
49.
K.
Nishihara
,
Annual Progress Report 2004
(
Osaka University
,
Japan
,
2005
), pp.
3
4
.
50.
M. S.
Tillack
,
K. L.
Sequoia
, and
Y.
Tao
,
J. Phys.: Conf. Ser.
112
,
042060
(
2008
).
51.
M. A.
Shannon
,
Appl. Surf. Sci.
127–129
,
218
(
1998
).
52.
R.
Kodama
and
T.
Mochizuki
,
Opt. Lett.
12
,
990
(
1987
).
53.
L.
Beigman
,
P. Ya.
Pirogovskiy
,
L. P.
Presnyakov
,
A. P.
Shevelko
, and
D. B.
Uskov
,
J. Phys. B
22
,
2493
(
1989
).
54.
P. Ya.
Pirogovskiy
and
A. P.
Shevelko
,
Short Commun. Phys. P. N. Levedev Inst.
4
,
45
(
1988
).
55.
M. A.
Mazing
,
P. Ya.
Pirogovskiy
,
A. P.
Shevelko
, and
L. P.
Presenyakov
,
Phys. Rev. A
32
,
3695
(
1985
).
56.
S.
Miyamoto
,
S.
Amano
,
T.
Inoue
,
Petru-E.
Nica
,
A.
Shimoura
,
K.
Kaku
,
T.
Sekioka
, and
T.
Mochizuki
,
Proc. SPIE
6151
,
61513S
(
2006
).
57.
A.
Nagano
,
T.
Inoue
,
P. -E.
Nica
,
S.
Amano
,
S.
Miyamoto
, and
T.
Mochizuki
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
151502
(
2007
).
58.
T.
Nishikawa
,
H.
Nakano
,
K.
Oguri
, and
N.
Uesugi
,
J. Appl. Phys.
96
,
7537
(
2004
).
59.
T.
Nishikawa
,
H.
Nakano
, and
N.
Uesugi
,
Inst. Phys. Conf. Ser.
159
,
539
(
1998
).
60.
Y.
Ueno
,
G.
Soumagne
,
A.
Sumitani
,
A.
Endo
, and
T.
Higashiguch
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
231501
(
2007
).
61.
E. T.
Kennedy
,
J. T.
Costello
,
J. P.
Mosnier
,
A. A.
Cafolla
,
M.
Collins
,
L.
Kiernan
,
U.
Köble
,
M. H.
Sayyad
,
M.
Shaw
,
B. F.
Sonntag
, and
R.
Barchewitz
,
Opt. Eng.
33
,
3984
(
1994
).
62.
See: http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html for NIST line database.
63.
S. S.
Harilal
,
C. V.
Bindhu
,
M. S.
Tillack
,
F.
Najmabadi
, and
A. C.
Gaeris
,
J. Appl. Phys.
93
,
2380
(
2003
).
64.
A. K.
Sharma
and
R. K.
Thareja
,
Appl. Surf. Sci.
243
,
68
(
2005
).
65.
P. E.
Dyer
,
A.
Issa
, and
P. H.
Key
,
Appl. Phys. Lett.
57
,
186
(
1990
).
66.
V.
Berardi
,
S.
Amoruso
,
N.
Spinelli
,
M.
Armenante
, and
R.
Velotta
,
J. Appl. Phys.
76
,
8077
(
1994
).
67.
R. K.
Thareja
,
A.
Misra
, and
S. R.
Franklin
,
Spectrochim. Acta, Part B
53
,
1919
(
1998
).
68.
J. P.
Christiansen
,
D. E. T. F.
Ashby
, and
K. V.
Roberts
,
Comput. Phys. Commun.
7
,
271
(
1974
).
69.
A.
Djaoui
and
S. J.
Rose
,
J. Phys. B
25
,
2745
(
1992
).
70.
J. F.
Gibbons
,
W. S.
Johnson
, and
S. W.
Mylroie
,
Projected Range Statistics
(
Dowden, Hustchinson, and Ross
,
Stroudsburg
,
1976
).
71.
L. P.
Presenyakov
and
A. P.
Shevelko
,
Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz.
36
,
38
(
1982
);
L. P.
Presenyakov
and
A. P.
Shevelko
,
JETP Lett.
36
,
44
(
1982
).
72.
N.
Yamaguchi
and
S.
Ohtani
,
Annual Review
(
Institute of Plasma Physics
,
Nagoya
,
1982
), pp.
151
153
.
73.
B. C.
Boland
,
F. E.
Irons
, and
R. W. P.
McWhirter
,
J. Phys. B
1
,
1180
(
1968
).
74.
F. E.
Irons
,
N. J.
Peacock
, and
R. S.
Pease
,
Sov. J. Quantum Electron.
2
,
13
(
1972
).
75.
T.
Atwee
and
H. -J.
Kunze
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
35
,
524
(
2002
).
76.
S. S.
Harilal
,
C. V.
Bindhu
,
V. P.
Shevelko
, and
H. -J.
Kunze
,
Laser Part. Beams
19
,
99
(
2001
).
77.
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
).
78.
P
Hough
,
C.
McLoughin
,
T. J.
Kelly
,
P.
Hayden
,
S. S.
Harilal
,
J-P.
Mosnier
, and
J. T.
Costello
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
055211
(
2009
).
79.
H.
Luna
,
K. D.
Kavanagh
, and
J. T.
Costello
,
J. Appl. Phys.
101
,
033302
(
2007
).
80.
S. S.
Harilal
,
C. V.
Bindhu
,
V. P.
Shevelko
, and
H. -J.
Kunze
,
J. Phys. B
34
,
3717
(
2001
).
81.
Z.
Andreic
and
L.
Aschke
,
Contrib. Plasma Phys.
40
,
1
(
2000
).
82.
P. T.
Rumsby
,
J. W. M.
Paul
, and
M. M.
Masoud
,
Plasma Phys.
16
,
969
(
1974
).
83.
F.
Ruhl
,
L.
Aschke
, and
H. -J.
Kunze
,
Phys. Lett. A
225
,
107
(
1997
).
You do not currently have access to this content.