A simple technique for single-shot microscopic electron imaging was demonstrated for the study of intense femtosecond laser-produced plasmas. Passed through a permanent magnet lens designed for 110-keV electrons, hot electrons emitted from the plasma produced by a single laser pulse of 0.8 mJ with intensity of 3 × 1016 W/cm2 were successfully imaged. Analyzing this image, we found that electrons were emitted from an area of 3 μm in diameter. At higher laser intensity of 1018 W/cm2, distinct structures were observed in and near the focal spot of the laser; that is, the electrons were emitted from several separate spots. These results show that laser-plasma electron imaging is promising for studying the interactions of femtosecond lasers with high-density plasmas.

1.
M.
Tabak
,
J.
Hammer
,
M. E.
Glinsky
,
W. L.
Kruer
,
S. C.
Wilks
,
J.
Woodworth
,
E. M.
Campbell
,
M. D.
Perry
, and
R. J.
Mason
,
Phys. Plasmas
1
,
1626
(
1994
).
2.
S.
Atzeni
,
Phys. Plasmas
6
,
3316
(
1999
).
3.
S. C.
Wilks
,
A. B.
Langdon
,
T. E.
Cowan
,
M.
Roth
,
M.
Singh
,
S.
Hatchett
,
M. H.
Key
,
D.
Pennington
,
A.
MacKinnon
, and
R. A.
Snavely
,
Phys. Plasmas
8
,
542
(
2001
).
4.
M.
Roth
,
A.
Blazevic
,
M.
Geissel
,
T.
Schlegel
,
T. E.
Cowan
,
M.
Allen
,
J.-C.
Gauthier
,
P.
Audebert
,
J.
Fuchs
,
J.
Meyer-ter-Vehn
,
M.
Hegelich
,
S.
Karsch
, and
A.
Pukhov
,
Phys. Rev. ST Accel. Beams
5
,
061301
(
2002
).
5.
J. C.
Kieffer
,
M.
Chaker
,
J. P.
Matte
,
H.
Pépin
,
C. Y.
Côté
,
Y.
Beaudoin
,
T. W.
Johnston
,
C. Y.
Chien
,
S.
Coe
,
G.
Mourou
, and
O.
Peyrusse
,
Phys. Fluids B
5
2676
(
1993
).
6.
Ch.
Reich
,
P.
Gibbon
,
I.
Uschmann
, and
E.
Förster
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
4846
(
2000
).
7.
A.
Rousse
,
P.
Audebert
,
J. P.
Geindre
,
F.
Falliès
,
J. C.
Gauthier
,
A.
Mysyrowicz
,
G.
Grillon
, and
A.
Antonetti
,
Phys. Rev. E.
50
,
2200
(
1994
).
8.
L.
Labate
,
A.
Giulietti
,
D.
Giulietti
,
P.
Köster
,
T.
Levato
,
L. A.
Gizzi
,
F.
Zamponi
,
A.
Lübcke
,
T.
Kämpfer
,
I.
Uschmann
, and
E.
Förster
,
Rev. Sci. Instrum.
78
,
103506
(
2007
).
9.
R.
Kodama
,
K.
Takahashi
,
K. A.
Tanaka
,
M.
Tsukamoto
,
H.
Hashimoto
,
Y.
Kato
, and
K.
Mima
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
4906
(
1996
).
10.
J. A.
Koch
,
M. H.
Key
,
R. R.
Freeman
,
S. P.
Hatchett
,
R. W.
Lee
,
D.
Pennington
,
R. B.
Stephens
, and
M.
Tabak
,
Phys. Rev. E
65
,
016410
(
2001
).
11.
H.
Merdji
,
G.
Soullié
,
M.
Idir
,
G.
Cauchon
,
A.
Mirone
,
C.
Chenais-Popovics
and
P.
Dhez
,
Opt. Commun.
155
,
398
(
1998
).
12.
R. B.
Stephens
,
R. A.
Snavely
,
Y.
Aglitskiy
,
F.
Amiranoff
,
C.
Andersen
,
D.
Batani
,
S. D.
Baton
,
T.
Cowan
,
R. R.
Freeman
,
T.
Hall
,
S. P.
Hatchett
,
J. M.
Hill
,
M. H.
Key
,
J. A.
King
,
J. A.
Koch
,
M.
Koenig
,
A. J.
MacKinnon
,
K. L.
Lancaster
,
E.
Martinolli
,
P.
Norreys
,
E.
Perelli-Cippo
,
M.
Rabec Le Gloahec
,
C.
Rousseaux
,
J. J.
Santos
, and
F.
Scianitti
,
Phys. Rev. E
69
,
066414
(
2004
).
13.
J. S.
Green
,
V. M.
Ovchinnikov
,
R. G.
Evans
,
K. U.
Akli
,
H.
Azechi
,
F. N.
Beg
,
C.
Bellei
,
R. R.
Freeman
,
H.
Habara
,
R.
Heathcote
,
M. H.
Key
,
J. A.
King
,
K. L.
Lancaster
,
N. C.
Lopes
,
T.
Ma
,
A. J.
MacKinnon
,
K.
Markey
,
A.
McPhee
,
Z.
Najmudin
,
P.
Nilson
,
R.
Onofrei
,
R.
Stephens
,
K.
Takeda
,
K. A.
Tanaka
,
W.
Theobald
,
T.
Tanimoto
,
J.
Waugh
,
L.
Van Woerkom
,
N. C.
Woolsey
,
M.
Zepf
,
J. R.
Davies
, and
P. A.
Norreys
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
015003
(
2008
).
14.
K. L.
Lancaster
,
J. S.
Green
,
D. S.
Hey
,
K. U.
Akli
,
J. R.
Davies
,
R. J.
Clarke
,
R. R.
Freeman
,
H.
Habara
,
M. H.
Key
,
R.
Kodama
,
K.
Krushelnick
,
C. D.
Murphy
,
M.
Nakatsutsumi
,
P.
Simpson
,
R.
Stephens
,
C.
Stoeckl
,
T.
Yabuuchi
,
M.
Zepf
, and
P. A.
Norreys
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
125002
(
2007
).
15.
P. A.
Norreys
,
J. S.
Green
,
J. R.
Davies
,
M.
Tatarakis
,
E. L.
Clark
,
F. N.
Beg
,
A. E.
Dangor
,
K. L.
Lancaster
,
M. S.
Wei
,
M.
Zepf
, and
K.
Krushelnick
,
Plasma Phys. Control. Fusion
48
,
L11
(
2006
)
16.
J. S.
Green
,
K. L.
Lancaster
,
K. U.
Akli
,
C. D.
Gregory
,
F. N.
Beg
,
S. N.
Chen
,
D.
Clark
,
R. R.
Freeman
,
S.
Hawkes
,
C.
Hernandez-Gomez
,
H.
Habara
,
R.
Heathcote
,
D. S.
Hey
,
K.
Highbarger
,
M. H.
Key
,
R.
Kodama
,
K.
Krushelnick
,
I.
Musgrave
,
H.
Nakamura
,
M.
Nakatsutsumi
,
N.
Patel
,
R.
Stephens
,
M.
Storm
,
M.
Tampo
,
W.
Theobald
,
L.
Van Woerkom
,
R. L.
Weber
,
M. S.
Wei
,
N. C.
Woolsey
, and
P. A.
Norreys
,
Nat. Phys.
3
,
853
(
2007
).
17.
M.
Tatarakis
,
J. R.
Davies
,
P.
Lee
,
P. A.
Norreys
,
N. G.
Kassapakis
,
F. N.
Beg
,
A. R.
Bell
,
M. G.
Haines
, and
A. E.
Dangor
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
999
(
1998
).
18.
H.
Popescu
,
S. D.
Baton
,
F.
Amiranoff
,
C.
Rousseaux
,
M.
Rabec Le Gloahec
,
J. J.
Santos
,
L.
Gremillet
,
M.
Koenig
,
E.
Martinolli
,
T.
Hall
,
J. C.
Adam
,
A.
Heron
, and
D.
Batani
,
Phys. Plasmas
12
,
063106
(
2005
).
19.
L. M.
Chen
,
P.
Forget
,
S.
Fourmaux
,
J. C.
Kieffer
,
A.
Krol
,
C. C.
Chamberlain
,
B. X.
Hou
,
J.
Nees
, and
G.
Mourou
,
Phys. Plasmas
11
,
4439
(
2004
).
20.
J. A.
Koch
,
O. L.
Landen
,
T. W.
Barbee
, Jr.
,
P.
Celliers
,
L. B.
Da Silva
,
S. G.
Glendinning
,
B. A.
Hammel
,
D. H.
Kalantar
,
C.
Brown
,
J.
Seely
,
G. R.
Bennett
, and
W.
Hsing
,
Appl. Opt.
37
,
1784
(
1998
).
21.
K.
Tsuno
and
Y.
Harada
,
J. Electron Microsc.
32
,
289
(
1983
).
22.
H.
Kimura
and
Y.
Kikuchi
,
J. Electron Microsc.
7
,
1
(
1959
).
23.
Handbook of Charged Particle Optics
, edited by
J.
Orloff
(
CRC
,
New York
,
1997
).
25.
General Particle Tracer, http://www.pulsar.nl/gpt.
26.
S.
Tokita
,
M.
Hashida
,
S.
Masuno
,
S.
Namba
, and
S.
Sakabe
,
Opt. Express
16
,
14875
(
2008
).
27.
J.
Itatani
,
J.
Faure
,
M.
Nantel
,
G.
Mourou
, and
S.
Watanabe
,
Opt. Commun.
148
,
70
(
1998
).
You do not currently have access to this content.