We present a cryogenic source of periodic streams of micrometer-sized hydrogen and argon droplets as ideal mass-limited target systems for fundamental intense laser-driven plasma applications. The highly compact design combined with a high temporal and spatial droplet stability makes our injector ideally suited for experiments using state-of-the-art high-power lasers in which a precise synchronization between the laser pulses and the droplets is mandatory. We show this by irradiating argon droplets with multi-terawatt pulses.

1.
J.
Eggers
and
E.
Villermaux
,
Rep. Prog. Phys.
71
,
036601
(
2008
).
2.
L.
Malmqvist
,
L.
Rymell
, and
H. M.
Hertz
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2627
(
1996
).
3.
J. D.
Smith
,
C. D.
Cappa
,
K. R.
Wilson
,
B. M.
Messer
,
R. C.
Cohen
, and
R. J.
Saykally
,
Science
306
,
851
(
2004
).
4.
E. F.
Aziz
,
N.
Ottosson
,
M.
Faubel
,
I. V.
Hertel
, and
B.
Winter
,
Nature (London)
455
,
89
(
2008
).
5.
H. N.
Chapman
,
P.
Fromme
,
A.
Barty
,
T. A.
White
,
R. A.
Kirian
,
A.
Aquila
,
M. S.
Hunter
,
J.
Schulz
,
D. P.
DePonte
,
U.
Weierstall
,
R. B.
Doak
,
F. R. N. C.
Maia
,
A. V.
Martin
,
I.
Schlichting
,
L.
Lomb
,
N.
Coppola
,
R. L.
Shoeman
,
S. W.
Epp
,
R.
Hartmann
,
D.
Rolles
,
A.
Rudenko
,
L.
Foucar
,
N.
Kimmel
,
G.
Weidenspointner
,
P.
Holl
,
M.
Liang
,
M.
Barthelmess
,
C.
Caleman
,
S.
Boutet
,
M. J.
Bogan
,
J.
Krzywinski
,
C.
Bostedt
,
S.
Bajt
,
L.
Gumprecht
,
B.
Rudek
,
B.
Erk
,
C.
Schmidt
,
A.
Hömke
,
C.
Reich
,
D.
Pietschner
,
L.
Strüder
,
G.
Hauser
,
H.
Gorke
,
J.
Ullrich
,
S.
Herrmann
,
G.
Schaller
,
F.
Schopper
,
H.
Soltau
,
K.-U.
Khnel
,
M.
Messerschmidt
,
J. D.
Bozek
,
S. P.
Hau-Riege
,
M.
Frank
,
C. Y.
Hampton
,
R. G.
Sierra
,
D.
Starodub
,
G. J.
Williams
,
J.
Hajdu
,
N.
Timneanu
,
M. M.
Seibert
,
J.
Andreasson
,
A.
Rocker
,
O.
Jönsson
,
M.
Svenda
,
S.
Stern
,
K.
Nass
,
R.
Andritschke
,
C.-D.
Schröter
,
F.
Krasniqi
,
M.
Bott
,
K. E.
Schmidt
,
X.
Wang
,
I.
Grotjohann
,
J. M.
Holton
,
T. R. M.
Barends
,
R.
Neutze
,
S.
Marchesini
,
R.
Fromme
,
S.
Schorb
,
D.
Rupp
,
M.
Adolph
,
T.
Gorkhover
,
I.
Andersson
,
H.
Hirsemann
,
G.
Potdevin
,
H.
Graafsma
,
B.
Nilsson
, and
J. C. H.
Spence
,
Nature (London)
470
,
73
(
2011
).
6.
M.
Kühnel
,
J. M.
Fernández
,
G.
Tejeda
,
A.
Kalinin
,
S.
Montero
, and
R. E.
Grisenti
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
234501
(
2011
).
7.
B. M.
Hegelich
,
B. J.
Albright
,
J.
Cobble
,
K.
Flippo
,
S.
Letzring
,
M.
Paffett
,
H.
Ruhl
,
J.
Schreiber
,
R. K.
Schulze
, and
J. C.
Fernández
,
Nature (London)
439
,
441
(
2006
).
8.
H.
Schwoerer
,
S.
Pfotenhauer
,
O.
Jäckel
,
K.-U.
Amthor
,
B.
Liesfeld
,
W.
Ziegler
,
R.
Sauerbrey
,
K. W. D.
Ledingham
, and
T.
Esirkepov
,
Nature (London)
439
,
441
(
2006
).
9.
J.
Fuchs
,
P.
Antici
,
E.
D’Humières
,
E.
Lefebvre
,
M.
Borghesi
,
E.
Brambrink
,
C. A.
Cecchetti
,
M.
Kaluza
,
V.
Malka
,
M.
Manclossi
,
S.
Meyroneinc
,
P.
Mora
,
J.
Schreiber
,
T.
Toncian
,
H.
Pépin
, and
P.
Audebert
,
Nat. Phys.
2
,
48
(
2006
).
10.
S. H.
Glenzer
and
R.
Redmer
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
1625
(
2009
).
11.
S.
Toleikis
,
Th.
Bornath
,
T.
Döppner
,
S.
Düsterer
,
R. R.
Fäustlin
,
E.
Förster
,
C.
Fortmann
,
S. H.
Glenzer
,
S.
Göde
,
G.
Gregori
,
R.
Irsig
,
T.
Laarmann
,
H. J.
Lee
,
B.
Li
,
K.-H.
Meiwes-Broer
,
J.
Mithen
,
B.
Nagler
,
A.
Przystawik
,
P.
Radcliffe
,
H.
Redlin
,
R.
Redmer
,
H.
Reinholz
,
G.
Röpke
,
F.
Tavella
,
R.
Thiele
,
J.
Tiggesbäumker
,
I.
Uschmann
,
S. M.
Vinko
,
T.
Whitcher
,
U.
Zastrau
,
B.
Ziaja
, and
Th.
Tschentscher
,
J. Phys. B
43
,
194017
(
2010
).
12.
O.
Jäckel
,
J.
Polz
,
S. M.
Pfotenhauer
,
H.-P.
Schlenvoigt
,
H.
Schwoerer
, and
M. C.
Kaluza
,
New J. Phys.
,
12
,
103027
(
2010
).
13.
A.
Henig
,
D.
Kiefer
,
M.
Geissler
,
S. G.
Rykovanov
,
R.
Ramis
,
R.
Hörlein
,
J.
Osterhoff
,
Zs.
Major
,
L.
Veisz
,
S.
Karsch
,
F.
Krausz
,
D.
Habs
, and
J.
Schreiber
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
095002
(
2009
).
14.
P.
Neumayer
,
H. J.
Lee
,
D.
Offerman
,
E.
Shipton
,
A.
Kemp
,
A. L.
Kritcher
,
T.
Döppner
,
C. A.
Back
, and
S. H.
Glenzer
,
High Energy Density Phys.
5
,
244
(
2009
).
15.
T.
Sokollik
,
T.
Paasch-Colberg
,
K.
Gorling
,
U.
Eichmann
,
M.
Schnürer
,
S.
Steinke
,
P. V.
Nickles
,
A.
Andreev
, and
W.
Sandner
,
New J. Phys.
,
12
,
113013
(
2010
).
16.
S. D.
Kraft
,
C.
Richter
,
K.
Zeil
,
M.
Baumann
,
E.
Beyreuther
,
S.
Bock
,
M.
Bussmann
,
T. E.
Cowan
,
Y.
Dammene
,
W.
Enghardt
,
U.
Helbig
,
L.
Karsch
,
T.
Kluge
,
L.
Laschinsky
,
E.
Lessmann
,
J.
Metzkes
,
D.
Naumburger
,
R.
Sauerbrey
,
M.
Schürer
,
M.
Sobiella
,
J.
Woithe
,
U.
Schramm
, and
J.
Pawelke
,
New. J. Phys.
12
,
085003
(
2010
).
17.
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
).
18.
T.
Sokollik
,
M.
Schnürer
,
S.
Steinke
,
P. V.
Nickles
,
W.
Sandner
,
M.
Amin
,
T.
Toncian
,
O.
Willi
, and
A. A.
Andreev
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
135003
(
2009
).
19.
A. P. L.
Robinson
,
P.
Gibbon
,
S. M.
Pfotenhauer
,
O.
Jäckel
, and
J.
Polz
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
51
,
024001
(
2009
).
20.
M.
Otendal
,
O.
Hemberg
,
T. T.
Tuohimaa
, and
H. M.
Hertz
,
Exp. Fluids
39
,
799
(
2005
).
21.
E.
Weierstall
,
R. B.
Doak
,
J. C. H.
Spence
,
D.
Starodub
,
D.
Shapiro
,
P.
Kennedy
,
J.
Warner
,
G. G.
Hembree
,
P.
Fromme
, and
H. N.
Chapman
,
Exp. Fluids
44
,
675
(
2008
).
22.
B. A. M.
Hansson
,
M.
Berglund
,
O.
Hemberg
, and
H. M.
Hertz
,
J. Appl. Phys.
95
,
4432
(
2004
).
23.
Ö.
Nordhage
,
Z.-K.
Lib
,
C.-J.
Fridén
,
G.
Norman
, and
U.
Wiedner
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
546
,
391
(
2005
).
24.
A. V.
Boukharov
,
M.
Büscher
,
A. S.
Gerasimov
,
V. D.
Chernetsky
,
P. V.
Fedorets
,
I. N.
Maryshev
,
A. A.
Semenov
, and
A. F.
Ginevskii
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
174505
(
2008
).
25.
A. M.
Gañán-Calvo
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
285
(
1998
).
26.
D. P.
DePonte
,
U.
Weierstall
,
K.
Schmidt
,
J.
Warner
,
D.
Starodub
,
J. C. H.
Spence
, and
R. B.
Doak
,
J. Phys. D
41
,
195505
(
2008
).
27.
R. E.
Grisenti
,
R. A.
Costa Fraga
,
N.
Petridis
,
R.
Dörner
, and
J.
Deppe
,
Europhys. Lett.
73
,
540
(
2006
).
28.
O.
Hemberg
,
B. A. M.
Hansson
,
M.
Berglund
, and
H. M.
Hertz
,
J. Appl. Phys.
88
,
5421
(
2000
).
29.
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
).
You do not currently have access to this content.