We present measurements of the hard x-ray emission from targets irradiated at relativistic laser intensities, with the objective of comprehensively characterizing source properties relevant to x-ray radiography backlighting in high energy density experiments. Thin gold foil and tungsten wire targets were irradiated at peak laser intensities varying between 1018 and 1021 W/cm2, with laser pulse energies >100 J. We have measured the absolute x-ray yield in the spectral range between 20 and 200 keV, angularly resolved over a large range of emission angles with respect to the incident laser. In addition, we have determined the x-ray source sizes for the two target types in the direction both along and across the target. The results are compared with the predictions of a simple model for the hot electron propagation, x-ray generation, collisional stopping, and expansion cooling. Based on this model, our measurements allow extraction of the laser to hot electron conversion over the wide range of intensities covered by our experiment.

1.
R.
Tommasini
,
C.
Bailey
,
D. K.
Bradley
,
M.
Bowers
,
H.
Chen
,
J. M.
Di Nicola
,
P.
Di Nicola
,
G.
Gururangan
,
G. N.
Hall
,
C. M.
Hardy
,
D.
Hargrove
,
M.
Hermann
,
M.
Hohenberger
,
J. P.
Holder
,
W.
Hsing
,
N.
Izumi
,
D.
Kalantar
,
S.
Khan
,
J.
Kroll
,
O. L.
Landen
,
J.
Lawson
,
D.
Martinez
,
N.
Masters
,
J. R.
Nafziger
,
S. R.
Nagel
,
A.
Nikroo
,
J.
Okui
,
D.
Palmer
,
R.
Sigurdsson
,
S.
Vonhof
,
R. J.
Wallace
, and
T.
Zobrist
,
Phys. Plasmas
24
,
53104
(
2017
).
2.
K.
Li
,
B.
Borm
,
F.
Hug
,
D.
Khaghani
,
B.
Löher
,
D.
Savran
,
N. A.
Tahir
, and
P.
Neumayer
,
Laser Part. Beams
32
,
631
(
2014
).
3.
H.-S.
Park
,
B. R.
Maddox
,
E.
Giraldez
,
S. P.
Hatchett
,
L. T.
Hudson
,
N.
Izumi
,
M. H.
Key
,
S.
Le Pape
,
A. J.
MacKinnon
,
A. G.
MacPhee
,
P. K.
Patel
,
T. W.
Phillips
,
B. A.
Remington
,
J. F.
Seely
,
R.
Tommasini
,
R.
Town
,
J.
Workman
, and
E.
Brambrink
,
Phys. Plasmas
15
,
72705
(
2008
).
4.
E.
Brambrink
,
H. G.
Wei
,
B.
Barbrel
,
P.
Audebert
,
A.
Benuzzi-Mounaix
,
T.
Boehly
,
T.
Endo
,
C. D.
Gregory
,
T.
Kimura
,
R.
Kodama
,
N.
Ozaki
,
H.-S.
Park
, and
M.
Koenig
,
Phys. Rev. E
80
,
056407
(
2009
).
5.
S.
Le Pape
,
P.
Neumayer
,
C.
Fortmann
,
T.
Döppner
,
P.
Davis
,
A.
Kritcher
,
O.
Landen
, and
S.
Glenzer
,
Phys. Plasmas
17
,
56309
(
2010
).
6.
D. C.
Hochhaus
,
B.
Aurand
,
M.
Basko
,
B.
Ecker
,
T.
Kühl
,
T.
Ma
,
F.
Rosmej
,
B.
Zielbauer
, and
P.
Neumayer
,
Phys. Plasmas
20
,
62703
(
2013
).
7.
J.
Schwarz
,
P.
Rambo
,
M.
Geissel
,
A.
Edens
,
I.
Smith
,
E.
Brambrink
,
M.
Kimmel
, and
B.
Atherton
,
J. Phys.: Conf. Ser.
112
,
32020
(
2008
).
8.
D. N.
Maywar
,
J. H.
Kelly
,
L. J.
Waxer
,
S. F. B.
Morse
,
I. A.
Begishev
,
J.
Bromage
,
C.
Dorrer
,
J. L.
Edwards
,
L.
Folnsbee
,
M. J.
Guardalben
,
S. D.
Jacobs
,
R.
Jungquist
,
T. J.
Kessler
,
R. W.
Kidder
,
B. E.
Kruschwitz
,
S. J.
Loucks
,
J. R.
Marciante
,
R. L.
McCrory
,
D. D.
Meyerhofer
,
A. V.
Okishev
,
J. B.
Oliver
,
G.
Pien
,
J.
Qiao
,
J.
Puth
,
A. L.
Rigatti
,
A. W.
Schmid
,
M. J.
Shoup
 III
,
C.
Stoeckl
,
K. A.
Thorp
, and
J. D.
Zuegel
,
J. Phys.: Conf. Ser.
112
,
32007
(
2008
).
9.
J. K.
Crane
,
G.
Tietbohl
,
P.
Arnold
,
E. S.
Bliss
,
C.
Boley
,
G.
Britten
,
G.
Brunton
,
W.
Clark
,
J. W.
Dawson
,
S.
Fochs
,
R.
Hackel
,
C.
Haefner
,
J.
Halpin
,
J.
Heebner
,
M.
Henesian
,
M.
Hermann
,
J.
Hernandez
,
V.
Kanz
,
B.
McHale
,
J. B.
McLeod
,
H.
Nguyen
,
H.
Phan
,
M.
Rushford
,
B.
Shaw
,
M.
Shverdin
,
R.
Sigurdsson
,
R.
Speck
,
C.
Stolz
,
D.
Trummer
,
J.
Wolfe
,
J. N.
Wong
,
G. C.
Siders
, and
C. P. J.
Barty
,
J. Phys.: Conf. Ser.
244
,
32003
(
2010
).
10.
V.
Bagnoud
,
B.
Aurand
,
A.
Blazevic
,
S.
Borneis
,
C.
Bruske
,
B.
Ecker
,
U.
Eisenbarth
,
J.
Fils
,
A.
Frank
,
E.
Gaul
,
S.
Goette
,
C.
Haefner
,
T.
Hahn
,
K.
Harres
,
H.-M.
Heuck
,
D.
Hochhaus
,
D. H. H.
Hoffmann
,
D.
Javorková
,
H.-J.
Kluge
,
T.
Kuehl
,
S.
Kunzer
,
M.
Kreutz
,
T.
Merz-Mantwill
,
P.
Neumayer
,
E.
Onkels
,
D.
Reemts
,
O.
Rosmej
,
M.
Roth
,
T.
Stoehlker
,
A.
Tauschwitz
,
B.
Zielbauer
,
D.
Zimmer
, and
K.
Witte
,
Appl. Phys. B
100
,
137
(
2010
).
11.
F.
Wagner
,
C. P.
João
,
J.
Fils
,
T.
Gottschall
,
J.
Hein
,
J.
Körner
,
J.
Limpert
,
M.
Roth
,
T.
Stöhlker
, and
V.
Bagnoud
,
Appl. Phys. B
116
,
429
(
2014
).
12.
R.
Tommasini
,
A.
MacPhee
,
D.
Hey
,
T.
Ma
,
C.
Chen
,
N.
Izumi
,
W.
Unites
,
A.
MacKinnon
,
S. P.
Hatchett
,
B. A.
Remington
,
H. S.
Park
,
P.
Springer
,
J. A.
Koch
,
O. L.
Landen
,
J.
Seely
,
G.
Holland
, and
L.
Hudson
,
Rev. Sci. Instrum.
79
,
10E901
(
2008
).
13.
C. D.
Chen
,
P. K.
Patel
,
D. S.
Hey
,
A. J.
Mackinnon
,
M. H.
Key
,
K. U.
Akli
,
T.
Bartal
,
F. N.
Beg
,
S.
Chawla
,
H.
Chen
,
R. R.
Freeman
,
D. P.
Higginson
,
A.
Link
,
T. Y.
Ma
,
A. G.
MacPhee
,
R. B.
Stephens
,
L. D.
Van Woerkom
,
B.
Westover
, and
M.
Porkolab
,
Phys. Plasmas
16
,
82705
(
2009
).
14.
H.
Schwoerer
,
P.
Gibbon
,
S.
Düsterer
,
R.
Behrens
,
C.
Ziener
,
C.
Reich
, and
R.
Sauerbrey
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
2317
(
2001
).
15.
M. J.
Berger
,
J. H.
Hubbell
,
S. M.
Seltzer
,
J.
Chang
,
J. S.
Coursey
,
R.
Sukumar
,
D. S.
Zucker
, and
K.
Olsen
,
XCOM Online, version 1.5
(National Institute of Standards and Technology
,
Gaithersburg, MD
,
2010
).
16.
G.
Fiksel
,
F. J.
Marshall
,
C.
Mileham
, and
C.
Stoeckl
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
86103
(
2012
).
17.
R.
Tommasini
,
S. P.
Hatchett
,
D. S.
Hey
,
C.
Iglesias
,
N.
Izumi
,
J. A.
Koch
,
O. L.
Landen
,
A. J.
MacKinnon
,
C.
Sorce
,
J. A.
Delettrez
,
V. Y.
Glebov
,
T. C.
Sangster
, and
C.
Stoeckl
,
Phys. Plasmas
18
,
56309
(
2011
).
18.
C.
Courtois
,
R.
Edwards
,
A.
Compant La Fontaine
,
C.
Aedy
,
S.
Bazzoli
,
J. L.
Bourgade
,
J.
Gazave
,
J. M.
Lagrange
,
O.
Landoas
,
L. L.
Dain
,
D.
Mastrosimone
,
N.
Pichoff
,
G.
Pien
, and
C.
Stoeckl
,
Phys. Plasmas
20
,
83114
(
2013
).
19.
O.
Culfa
,
G. J.
Tallents
,
E.
Wagenaars
,
C. P.
Ridgers
,
R. J.
Dance
,
A. K.
Rossall
,
R. J.
Gray
,
P.
McKenna
,
C. D. R.
Brown
,
S. F.
James
,
D. J.
Hoarty
,
N.
Booth
,
A. P. L.
Robinson
,
K. L.
Lancaster
,
S. A.
Pikuz
,
A. Y.
Faenov
,
T.
Kampfer
,
K. S.
Schulze
,
I.
Uschmann
, and
N. C.
Woolsey
,
Phys. Plasmas
21
,
43106
(
2014
).
20.
P.
McKenna
,
D. C.
Carroll
,
O.
Lundh
,
F.
Nürnberg
,
K.
Markey
,
S.
Bandyopadhyay
,
D.
Batani
,
R. G.
Evans
,
R.
Jafer
,
S.
Kar
,
D.
Neely
,
D.
Pepler
,
M. N.
Quinn
,
R.
Redaelli
,
M.
Roth
,
C.-G.
Wahlström
,
X. H.
Yuan
, and
M.
Zepf
,
Laser Part. Beams
26
,
591
(
2008
).
21.
L.
Kissel
,
C. A.
Quarles
, and
R. H.
Pratt
,
At. Data Nucl. Data Tables
28
,
381
(
1983
).
22.
J.
Myatt
,
W.
Theobald
,
J. A.
Delettrez
,
C.
Stoeckl
,
M.
Storm
,
T. C.
Sangster
,
A. V.
Maximov
, and
R. W.
Short
,
Phys. Plasmas
14
,
56301
(
2007
).
23.
P.
Neumayer
,
B.
Aurand
,
M.
Basko
,
B.
Ecker
,
P.
Gibbon
,
D. C.
Hochhaus
,
A.
Karmakar
,
E.
Kazakov
,
T.
Kühl
,
C.
Labaune
,
O.
Rosmej
,
A.
Tauschwitz
,
B.
Zielbauer
, and
D.
Zimmer
,
Phys. Plasmas
17
,
103103
(
2010
).
24.
A. J.
Kemp
and
L.
Divol
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
195005
(
2012
).
25.
S. C.
Wilks
,
W. L.
Kruer
,
M.
Tabak
, and
A. B.
Langdon
,
Phys. Rev. Lett.
69
,
1383
(
1992
).
26.
M. J.
Berger
,
J. S.
Coursey
,
M. A.
Zucker
, and
J.
Chang
,
ESTAR Online, version 2.0.1
(
National Institute of Standards and Technology
,
Gaithersburg, MD
,
2017
).
27.
S. M.
Seltzer
and
M. J.
Berger
,
At. Data Nucl. Data Tables
35
,
345
(
1986
).
28.
P.
Mora
,
Phys. Plasmas
12
,
112102
(
2005
).
29.
Y.
Ping
,
R.
Shepherd
,
B. F.
Lasinski
,
M.
Tabak
,
H.
Chen
,
H. K.
Chung
,
K. B.
Fournier
,
S. B.
Hansen
,
A.
Kemp
,
D. A.
Liedahl
,
K.
Widmann
,
S. C.
Wilks
,
W.
Rozmus
, and
M.
Sherlock
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
085004
(
2008
).
30.
J. R.
Davies
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
51
,
014006
(
2008
).
You do not currently have access to this content.