In a simple method of low power nano-second double pulsed laser ablation experiment in collinear geometry, formation of high density strongly coupled plasma is demonstrated. Using time-resolved measurements of the Stark broadened line width and line intensity ratio of the emission lines, the density and temperature of the plasma were estimated respectively. In this experiment, it is shown that ions are strongly coupled (ion-ion coupling parameter comes out to be >4). For comparison, both single and double pulsed laser ablations are presented. For the estimated experimental plasma parameters, first principle Langevin dynamics simulation corroborates the existence of a strongly coupled regime.
REFERENCES
1.
S.
Ichimaru
, Rev. Mod. Phys.
54
, 1017
(1982
).2.
T. C.
Killian
, S.
Kulin
, S. D.
Bergeson
, L. A.
Orozoco
, C.
Orzel
, and S. L.
Rolston
, Phys. Rev. Lett.
83
, 4776
(1999
).3.
J.
Osterholz
, F.
Brandel
, T.
Fischer
, D.
Hammers
, M.
cerchez
, G.
Pretzler
, O.
Willi
, and S. J.
Rose
, Phys. Rev. Lett.
96
, 085002
(2006
).4.
G. E.
Morfill
and A. V.
Ivlev
, Rev. Mod. Phys.
81
, 1353
–1404
(2009
) and references therein.5.
P. K.
Kaw
and A.
Sen
, Phys. Plasmas
5
, 3552
(1998
) and references therein.6.
C. M.
Lee
and A.
Hauer
, Appl. Phys. Lett.
33
, 692
(1978
);B. A.
Hammel
, C. J.
Keane
, M. D.
Cable
, D. R.
Kania
, R. W.
Lee
, and R.
Pasha
, Phys. Rev. Lett.
70
, 1263
(1993
).
[PubMed]
7.
R. M.
More
, Laser Interactions with Atoms, Solids, and Plasmas
(Plenum
, New York
, 1994
).8.
F. B.
Rosmej
, A.
Calisti
, R.
Stamm
, B.
Talin
, C.
Moss
, S.
Ferri
, M.
Geißel
, D. H. H.
Hoffmann
, Y. A.
Faenov
, and T. A.
Pikuz
, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
81
, 395
(2003
).9.
G.
Gregori
, S. B.
Hansen
, R.
Clarke
, R.
Heathcote
, M. H.
Key
, J.
King
, R. I.
Klein
, N.
Izumi
, A. J.
Mackinnon
, S. J.
Moon
, H.-S.
Park
, J.
Pasley
, N.
Patel
, P. K.
Patel
, B. A.
Remington
, D. D.
Ryutov
, R.
Shepherd
, R. A.
Snavely
, S. C.
Wilks
, B. B.
Zhang
, and S. H.
Glenzer
, Contrib. Plasma Phys.
45
, 284
(2005
) and references therein.10.
S. H.
Glenzer
and R.
Redmer
, Rev. Mod. Phys.
81
, 1625
(2009
) and references therein.11.
A. L.
Kritcher
, T.
Döppner
, C.
Fortmann
, T.
Ma
, O. L.
Landen
, R.
Wallace
, and S. H.
Glenzer
, Phys. Rev. Lett.
107
, 015002
(2011
).12.
P.
Neumayer
, C.
Fortmann
, T.
Döppner
, P.
Davis
, R. W.
Falcone
, A. L.
Kritcher
, O. L.
Landen
, H. J.
Lee
, R. W.
Lee
, C.
Niemann
, S.
Le Pape
, and S. H.
Glenzer
, Phys. Rev. Lett.
105
, 075003
(2010
).13.
E. G.
Saiz
, E. G.
Saiz
, G.
Gregori
, D. O.
Gericke
, J.
Vorberger
, B.
Barbrel
, R. J.
Clarke
, R. R.
Freeman
, S. H.
Glenzer
, F. Y.
Khattak
, M.
Koenig
, O. L.
Landen
, D.
Neely
, P.
Neumayer
, M. M.
Notley
, A.
Pelka
, D.
Price
, M.
Roth
, M.
Schollmeier
, C.
Spindloe
, R. L.
Weber
, L.
van Woerkom
, K.
Wünsch
, and D.
Riley
, Nat. Phys.
4
, 940
(2008
).14.
A. L.
Kritcher
, P.
Neumayer
, J.
Caster
, T.
Döppner
, R. W.
Falcone
, O. L.
Landen
, H. J.
Lee
, R. W.
Lee
, E. C.
Morse
, A.
Ng
, S.
Pollaine
, D.
Price
, and S.
Glenzer
, Science
322
, 69
(2008
).15.
B.
Barbrel
, M.
Koenig
, A. B.
- Mounaix
, E.
Brambrink
, C. R.
Brown
, D. O.
Gericke
, B.
Nagler
, M. R.
le Gloahec
, D.
Riley
, C.
Spindloe
, S. M
Vinko
, J.
Vorberger
, J.
Wark
, K.
Wünsch
, and G.
Gregori
, Phys. Rev. Lett.
102
, 165004
(2009
).16.
A.
Joy
and R.
Ganesh
, Phys. Rev. E.
80
, 056408
(2009
);17.
A.
Kumar
, R. K.
Singh
, V.
Prahlad
, and H. C.
Joshi
, J. Appl. Phys.
104
, 093302
(2008
).18.
A.
Kumar
, V.
Chaudhari
, R. K.
Singh
, S.
George
, and J.
Thomas
, Rev. Sci. Instrum.
80
, 033503
(2009
).19.
V.
Chaudhari
, K.
Patel
, A.
Srivastava
, V.
Sivakumaran
, R. K.
Singh
, and A.
Kumar
, J. Instrum.
8
, P02007
(2013
).20.
21.
R. K.
Singh
, A.
Kumar
, V.
Prahlad
, and H. C.
Joshi
, Appl. Phys. Lett.
92
, 171502
(2008
).22.
Z.
Lj. Petrović
and A. V.
Phelps
, Phys. Rev. E
80
, 066401
(2009
).23.
A.
Kumar
, V.
Sivakumaran
, R. K.
Singh
, and H. C.
Joshi
, “Optical time of flight studies of Li plasma in double pulse ablation,” (unpublished).24.
R. K.
Singh
and J.
Narayan
, Phys. Rev. B
41
, 8843
(1990
).25.
R. K.
Singh
, O. W.
Holland
, and J.
Narayan
, J. Appl. Phys.
68
, 233
(1990
).26.
A.
Decoeudres
, J. Mater. Process. Technol.
149
, 184
(2004
).27.
28.
H. C.
Liu
, X. L.
Mao
, J. H.
Yoo
, and R. E.
Russo
, Spectrochim. Acta B
54
, 1607
(1999
).29.
See http://adas.ac.uk for atomic data analysis structure.
30.
H. C.
Joshi
, V.
Prahlad
, R. K.
Singh
, and A.
Kumar
, Phys. Lett. A
373
, 3350
(2009
).31.
V.
Sivakumaran
, H. C.
Joshi
, and A.
Kumar
, Physica Scripta “Opacity and atomic analysis of double pulse laser ablated Li plasma,” (unpublished).32.
P.
Banks
, Planet. Space Sci.
14
, 1105
(1966
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.