We have developed a new type of target for intense laser-matter experiments that offers significant advantages over those currently in use. The targets consist of a liquid crystal film freely suspended within a metal frame. They can be formed rapidly on-demand with thicknesses ranging from nanometers to micrometers, where the particular value is determined by the liquid crystal temperature and initial volume as well as by the frame geometry. The liquid crystal used for this work, 8CB (4′-octyl-4-cyanobiphenyl), has a vapor pressure below 10−6 Torr, so films made at atmospheric pressure maintain their initial thickness after pumping to high vacuum. Additionally, the volume per film is such that each target costs significantly less than one cent to produce. The mechanism of film formation and relevant physics of liquid crystals are described, as well as ion acceleration data from the first shots on liquid crystal film targets at the Ohio State University Scarlet laser facility.

1.
M.
Roth
,
D.
Jung
,
K.
Falk
,
N.
Guler
,
O.
Deppert
,
M.
Devlin
,
A.
Favalli
,
J.
Fernandez
,
D.
Gautier
,
M.
Geissel
,
R.
Haight
,
C. E.
Hamilton
,
B. M.
Hegelich
,
R. P.
Johnson
,
F.
Merrill
,
G.
Schaumann
,
K.
Schoenberg
,
M.
Schollmeier
,
T.
Shimada
,
T.
Taddeucci
,
J. L.
Tybo
,
F.
Wagner
,
S. A.
Wender
,
C. H.
Wilde
, and
G. A.
Wurden
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
044802
(
2013
).
2.
S. V.
Bulanov
,
H.
Daido
,
T. Z.
Esirkepov
,
V. S.
Khoroshkov
,
J.
Koga
,
K.
Nishihara
,
F.
Pegoraro
,
T.
Tajima
, and
M.
Yamagiwa
,
AIP Conf. Proc.
740
,
414
(
2004
).
3.
M. I. K.
Santala
,
M.
Zepf
,
F. N.
Beg
,
E. L.
Clark
,
A. E.
Dangor
,
K.
Krushelnick
,
M.
Tatarakis
,
I.
Watts
,
K. W. D.
Ledingham
,
T.
McCanny
,
I.
Spencer
,
A. C.
Machacek
,
R.
Allott
,
R. J.
Clarke
, and
P. A.
Norreys
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
19
(
2001
).
4.
M. M.
Murnane
,
H. C.
Kapteyn
, and
R. W.
Falcone
,
Phys. Rev. Lett.
62
,
155
(
1989
).
5.
S.
Kneip
,
C.
McGuffey
,
S. R.
Nagel
,
C.
Palmer
,
C.
Bellei
,
J.
Schreiber
,
C.
Huntington
,
F.
Dollar
,
T.
Matsuoka
,
V.
Chvykov
,
G.
Kalintchenko
,
V.
Yanovsky
,
A.
Maksimchuk
,
K. T.
Phuoc
,
S. P. D.
Mangles
,
K.
Krushelnick
, and
Z.
Najmudin
, “
Comparative study of betatron radiation from laser-wakefield and direct-laser accelerated bunches of relativistic electrons
,”
Proc. SPIE
7359
,
73590T
(
2009
).
6.
H.
Chen
,
S. C.
Wilks
,
J. D.
Bonlie
,
E. P.
Liang
,
J.
Myatt
,
D. F.
Price
,
D. D.
Meyerhofer
, and
P.
Beiersdorfer
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
105001
(
2009
).
7.
S. P.
Hatchett
,
C. G.
Brown
,
T. E.
Cowan
,
E. A.
Henry
,
J. S.
Johnson
,
M. H.
Key
,
J. A.
Koch
,
A. B.
Langdon
,
B. F.
Lasinski
,
R. W.
Lee
,
A. J.
Mackinnon
,
D. M.
Pennington
,
M. D.
Perry
,
T. W.
Phillips
,
M.
Roth
,
T. C.
Sangster
,
M. S.
Singh
,
R. A.
Snavely
,
M. A.
Stoyer
,
S. C.
Wilks
, and
K.
Yasuike
,
Phys. Plasmas
7
,
2076
(
2000
).
8.
R. A.
Snavely
,
M. H.
Key
,
S. P.
Hatchett
,
T. E.
Cowan
,
M.
Roth
,
T. W.
Phillips
,
M. A.
Stoyer
,
E. A.
Henry
,
T. C.
Sangster
,
M. S.
Singh
,
S. C.
Wilks
,
A.
MacKinnon
,
A.
Offenberger
,
D. M.
Pennington
,
K.
Yasuike
,
A. B.
Langdon
,
B. F.
Lasinski
,
J.
Johnson
,
M. D.
Perry
, and
E. M.
Campbell
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
2945
(
2000
).
9.
T.
Esirkepov
,
M.
Borghesi
,
S. V.
Bulanov
,
G.
Mourou
, and
T.
Tajima
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
175003
(
2004
).
10.
L.
Yin
,
B. J.
Albright
,
B. M.
Hegelich
, and
J. C.
Fernandez
,
Laser Part. Beams
24
,
291
(
2006
).
11.
S.
Karsch
,
S.
Düsterer
,
H.
Schwoerer
,
F.
Ewald
,
D.
Habs
,
M.
Hegelich
,
G.
Pretzler
,
A.
Pukhov
,
K.
Witte
, and
R.
Sauerbrey
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
015001
(
2003
).
12.
S.
Ter-Avetisyan
,
M.
Schnürer
,
P. V.
Nickles
,
M.
Kalashnikov
,
E.
Risse
,
T.
Sokollik
,
W.
Sandner
,
A.
Andreev
, and
V.
Tikhonchuk
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
145006
(
2006
).
13.
S.
Ter-Avetisyan
,
M.
Schnürer
,
H.
Stiel
, and
P. V.
Nickles
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
36
,
2421
(
2003
).
14.
M.
Schnürer
,
S.
Ter-Avetisyan
,
P. V.
Nickles
, and
A. A.
Andreev
,
Phys. Plasmas
14
,
033101
(
2007
).
15.
A.
Henig
,
D.
Kiefer
,
M.
Geissler
,
S. G.
Rykovanov
,
R.
Ramis
,
R.
Hörlein
,
J.
Osterhoff
,
Z.
Major
,
L.
Veisz
,
S.
Karsch
,
F.
Krausz
,
D.
Habs
, and
J.
Schreiber
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
095002
(
2009
).
16.
Thin Liquid Films: Fundamentals and Applications
, edited by
I.
Ivanov
(
Marcel Dekker, Inc.
,
New York
,
1988
).
17.
N. A.
Clark
,
T.
Bellini
,
R. M.
Malzbender
,
B. N.
Thomas
,
A. G.
Rappaport
,
C. D.
Muzny
,
D. W.
Schaefer
, and
L.
Hrubesh
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
3505
(
1993
).
18.
C.
Rosenblatt
,
R.
Pindak
,
N. A.
Clark
, and
R. B.
Meyer
,
Phys. Rev. Lett.
42
,
1220
(
1979
).
19.
S. W.
Morris
,
J. R.
de Bruyn
, and
A. D.
May
,
Phys. Rev. Lett.
65
,
2378
(
1990
).
20.
D. R.
Link
,
J. E.
Maclennan
, and
N. A.
Clark
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
2237
(
1996
).
21.
Z. A.
Daya
,
S. W.
Morris
, and
J. R.
de Bruyn
,
Phys. Rev. E
55
,
2682
(
1997
).
22.
D.
Pettey
,
T. C.
Lubensky
, and
D. R.
Link
,
Liquid Cryst.
25
,
579
(
1998
).
23.
C.
Bohley
and
R.
Stannarius
,
Soft Matter
4
,
683
(
2008
).
24.
A.
Pattanaporkratana
,
C. S.
Park
,
J. E.
Maclennan
, and
N. A.
Clark
,
Ferroelectrics
310
,
131
(
2004
).
25.
J. T.
Morrison
,
C.
Willis
,
R. R.
Freeman
, and
L.
Van Woerkom
,
Rev. Sci. Instrum.
82
,
033506
(
2011
).
You do not currently have access to this content.