We measured, using Petawatt-level pulses, the average ion energy and neutron yield in high-intensity laser interactions with molecular clusters as a function of laser intensity. The interaction volume over which fusion occurred (1–10 mm3) was larger than previous investigations, owing to the high laser power. Possible effects of prepulses were examined by implementing a pair of plasma mirrors. Our results show an optimum laser intensity for the production of energetic deuterium ions both with and without the use of the plasma mirrors. We measured deuterium plasmas with 14 keV average ion energies, which produced 7.2 × 106 and 1.6 × 107 neutrons in a single shot with and without plasma mirrors, respectively. The measured neutron yields qualitatively matched the expected yields calculated using a cylindrical plasma model.
REFERENCES
1.
G.
Grillon
, P.
Balcou
, J. P.
Chambaret
, D.
Hulin
, J.
Martino
, S.
Moustaizis
, L.
Notebaert
, M.
Pittman
, T.
Pussieux
, A.
Rousse
, J. P.
Rousseau
, S.
Sebban
, O.
Sublemontier
, and M.
Schmidt
, Phys. Rev. Lett.
89
, 065005
(2002
).2.
J.
Zweiback
, R. A.
Smith
, T. E.
Cowan
, G.
Hays
, K. B.
Wharton
, V. P.
Yanovsky
, and T.
Ditmire
, Phys. Rev. Lett.
84
, 2634
(2000
).3.
T.
Ditmire
, J.
Zweiback
, V. P.
Yanovsky
, T. E.
Cowan
, G.
Hays
, and K. B.
Wharton
, Nature
398
, 489
(1999
).4.
J.
Zweiback
, T. E.
Cowan
, R. A.
Smith
, J. H.
Hartley
, R.
Howell
, C. A.
Steinke
, G.
Hays
, K. B.
Wharton
, J. K.
Crane
, and T.
Ditmire
, Phys. Rev. Lett.
85
, 3640
(2000
).5.
I.
Last
and J.
Jortner
, Phys. Rev. Lett.
87
, 033401
(2001
).6.
Y.
Kishimoto
, T.
Masaki
, and T.
Tajima
, Phys. Plasmas
9
, 589
(2002
).7.
M.
Lezius
, S.
Dobosz
, D.
Normand
, and M.
Schmidt
, Phys. Rev. Lett.
80
, 261
(1998
).8.
J.
Zweiback
, T. E.
Cowan
, J. H.
Hartley
, R.
Howell
, K. B.
Wharton
, J. K.
Crane
, V. P.
Yanovsky
, G.
Hays
, R. A.
Smith
, and T.
Ditmire
, Phys. Plasmas
9
, 3108
(2002
).9.
T.
Fennel
, K. H.
Meiwes-Broer
, J.
Tiggesbaumker
, P. G.
Reinhard
, P. M.
Dinh
, and E.
Suraud
, Rev. Mod. Phys.
82
, 1793
(2010
).10.
V. P.
Krainov
and M. B.
Smirnov
, Phys. Rep.
370
, 237
(2002
).11.
I.
Last
and J.
Jortner
, Phys. Rev. A
60
, 2215
(1999
).12.
M.
Protopapas
, C. H.
Keitel
, and P. L.
Knight
, Rep. Prog. Phys.
60
, 389
(1997
).13.
T.
Ditmire
, T.
Donnelly
, A. M.
Rubenchik
, R. W.
Falcone
, and M. D.
Perry
, Phys. Rev. A
53
, 3379
(1996
).14.
M.
Moll
, M.
Schlanges
, B.
Th
, and V. P.
Krainov
, New J. Phys.
14
, 065010
(2012
).15.
S.
Pfalzner
and P.
Gibbon
, Phys. Rev. E
57
, 4698
(1998
).16.
A.
Grinenko
and D. O.
Gericke
, Phys. Rev. Lett.
103
, 065005
(2009
).17.
T.
Taguchi
, T. M.
Antonsen
, Jr., and H. M.
Milchberg
, Phys. Rev. Lett.
92
, 205003
(2004
).18.
I.
Kostyukov
and J. M.
Rax
, Phys. Rev. E
67
, 066405
(2003
).19.
T.
Martchenko
, C.
Siedschlag
, S.
Zamith
, H. G.
Muller
, and M. J. J.
Vrakking
, Phys. Rev. A
72
, 053202
(2005
).20.
M.
Kundu
and D.
Bauer
, Phys. Rev. Lett.
96
, 123401
(2006
).21.
P.
Mulser
, M.
Kanapathipillai
, and D. H. H.
Hoffmann
, Phys. Rev. Lett.
95
, 103401
(2005
).22.
B. N.
Breizman
, A. V.
Arefiev
, and M. V.
Fomyts'kyi
, Phys. Plasmas
12
, 056706
(2005
).23.
W.
Bang
, G.
Dyer
, H. J.
Quevedo
, A. C.
Bernstein
, E.
Gaul
, M.
Donovan
, and T.
Ditmire
, Phys. Rev. E
87
, 023106
(2013
).24.
H. S.
Bosch
and G. M.
Hale
, Nucl. Fusion
32
, 611
(1992
).25.
K. W.
Madison
, P. K.
Patel
, M.
Allen
, D.
Price
, R.
Fitzpatrick
, and T.
Ditmire
, Phys. Rev. A
70
, 053201
(2004
).26.
T.
Auguste
, P.
D'Oliveira
, S.
Hulin
, P.
Monot
, J.
Abdallah
, Jr., A. Y.
Faenov
, I. Y.
Skobelev
, A. I.
Magunov
, and T. A.
Pikuz
, JETP Lett.
72
, 38
(2000
).27.
E. W.
Gaul
, M.
Martinez
, J.
Blakeney
, A.
Jochmann
, M.
Ringuette
, D.
Hammond
, T.
Borger
, R.
Escamilla
, S.
Douglas
, W.
Henderson
, G.
Dyer
, A.
Erlandson
, R.
Cross
, J.
Caird
, C.
Ebbers
, and T.
Ditmire
, Appl. Opt.
49
, 1676
(2010
).28.
G.
Doumy
, F.
Quere
, O.
Gobert
, M.
Perdrix
, P.
Martin
, P.
Audebert
, J. C.
Gauthier
, J. P.
Geindre
, and T.
Wittmann
, Phys. Rev. E
69
, 026402
(2004
).29.
A.
Lévy
, T.
Ceccotti
, P.
D'Oliveira
, F.
Réau
, M.
Perdrix
, F.
Quéré
, P.
Monot
, M.
Bougeard
, H.
Lagadec
, P.
Martin
, J.-P.
Geindre
, and P.
Audebert
, Opt. Lett.
32
, 310
(2007
).30.
C.
Thaury
, F.
Quere
, J. P.
Geindre
, A.
Levy
, T.
Ceccotti
, P.
Monot
, M.
Bougeard
, F.
Reau
, P.
d'Oliveira
, P.
Audebert
, R.
Marjoribanks
, and P.
Martin
, Nat. Phys.
3
, 424
(2007
).31.
P.
Antici
, J.
Fuchs
, E.
d'Humieres
, E.
Lefebvre
, M.
Borghesi
, E.
Brambrink
, C. A.
Cecchetti
, S.
Gaillard
, L.
Romagnani
, Y.
Sentoku
, T.
Toncian
, O.
Willi
, P.
Audebert
, and H.
Pepin
, Phys. Plasmas
14
, 030701
(2007
).32.
W.
Bang
, H. J.
Quevedo
, G.
Dyer
, J.
Rougk
, I.
Kim
, M.
McCormick
, A. C.
Bernstein
, and T.
Ditmire
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 063504
(2012
).33.
W.
Bang
, M.
Barbui
, A.
Bonasera
, G.
Dyer
, H. J.
Quevedo
, K.
Hagel
, K.
Schmidt
, F.
Consoli
, R. D.
Angelis
, P.
Andreoli
, E.
Gaul
, T.
Borger
, A. C.
Bernstein
, M.
Donovan
, M.
Barbarino
, S.
Kimura
, M.
Mazzocco
, J.
Sura
, J. B.
Natowitz
, and T.
Ditmire
, Phys. Rev. Lett.
111
, 055002
(2013
).34.
K. W.
Madison
, P. K.
Patel
, D.
Price
, A.
Edens
, M.
Allen
, T. E.
Cowan
, J.
Zweiback
, and T.
Ditmire
, Phys. Plasmas
11
, 270
(2004
).35.
J.
Zweiback
and T.
Ditmire
, Phys. Plasmas
8
, 4545
(2001
).36.
K. J.
Mendham
, N.
Hay
, M. B.
Mason
, J. W. G.
Tisch
, and J. P.
Marangos
, Phys. Rev. A
64
, 055201
(2001
).37.
J. F.
Ziegler
, M. D.
Ziegler
, and J. P.
Biersack
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
268
, 1818
(2010
).38.
K. W.
Madison
, P. K.
Patel
, M.
Allen
, D.
Price
, and T.
Ditmire
, J. Opt. Soc. Am. B
20
, 113
(2003
).39.
K. B.
Wharton
, C. D.
Boley
, A. M.
Komashko
, A. M.
Rubenchik
, J.
Zweiback
, J.
Crane
, G.
Hays
, T. E.
Cowan
, and T.
Ditmire
, Phys. Rev. E
64
, 025401
(2001
).40.
B. K. F.
Young
, B. G.
Wilson
, D. F.
Price
, and R. E.
Stewart
, Phys. Rev. E
58
, 4929
(1998
).41.
E.
Springate
, N.
Hay
, J. W. G.
Tisch
, M. B.
Mason
, T.
Ditmire
, M. H. R.
Hutchinson
, and J. P.
Marangos
, Phys. Rev. A
61
, 063201
(2000
).42.
G. J.
Pert
, J. Phys. A
5
, 506
(1972
).43.
L.
Schlessinger
and J.
Wright
, Phys. Rev. A
20
, 1934
(1979
).44.
R. D.
Jones
and K.
Lee
, Phys. Fluids
25
, 2307
(1982
).45.
T.
Ditmire
, R. A.
Smith
, J. W. G.
Tisch
, and M. H. R.
Hutchinson
, Phys. Rev. Lett.
78
, 3121
(1997
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
