A technique for the creation of free-standing cryogenic targets for laser-driven ion acceleration is presented, which allows us to create solid state targets consisting of initially gaseous materials. In particular, the use of deuterium and the methods for its preparation as a target material for laser-driven ion acceleration are discussed. Moving in the phase diagram through the liquid phase leads to the substance covering an aperture on a cooled copper frame where it is solidified through further cooling. An account of characterization techniques for target thickness is given, with a focus on deducing thickness values from distance values delivered by chromatic confocal sensors.

1.
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
).
2.
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
).
3.
J. T.
Morrison
,
M.
Storm
,
E.
Chowdhury
,
K. U.
Akli
,
S.
Feldman
,
C.
Willis
,
R. L.
Daskalova
,
T.
Growden
,
P.
Berger
,
T.
Ditmire
,
L.
Van Woerkom
, and
R. R.
Freeman
,
Phys. Plasmas
19
,
030707
(
2012
).
4.
A. G.
Krygier
,
J. T.
Morrison
,
S.
Kar
,
H.
Ahmed
,
A.
Alejo
,
R.
Clarke
,
J.
Fuchs
,
A.
Green
,
D.
Jung
,
A.
Kleinschmidt
,
Z.
Najmudin
,
H.
Nakamura
,
P.
Norreys
,
M.
Notley
,
M.
Oliver
,
M.
Roth
,
L.
Vassura
,
M.
Zepf
,
M.
Borghesi
, and
R. R.
Freeman
,
Phys. Plasmas
22
,
053102
(
2015
).
5.
S.
Garcia
,
D.
Chatain
, and
J. P.
Perion
,
Laser Part. Beams
32
,
569
(
2014
).
6.
D.
Margarone
,
A.
Velyhan
,
J.
Dostal
,
J.
Ullschmied
,
J. P.
Perin
,
D.
Chatain
,
S.
Garcia
,
P.
Bonnay
,
T.
Pisarczyk
,
R.
Dudzak
,
M.
Rosinski
,
J.
Krasa
,
L.
Giuffrida
,
J.
Prokupek
,
V.
Scuderi
,
J.
Psikal
,
M.
Kucharik
,
M. D.
Marco
,
J.
Cikhardt
,
E.
Krousky
,
Z.
Kalinowska
,
T.
Chodukowski
,
G. A. P.
Cirrone
, and
G.
Korn
,
Phys. Rev. X
6
,
041030
(
2016
).
7.
M.
Gauthier
,
J. B.
Kim
,
C. B.
Curry
,
B.
Aurand
,
E. J.
Gamboa
,
S.
Göde
,
C.
Goyon
,
A.
Hazi
,
S.
Kerr
,
A.
Pak
,
A.
Propp
,
B.
Ramakrishna
,
J.
Ruby
,
O.
Willi
,
G. J.
Williams
,
C.
Rödel
, and
S. H.
Glenzer
,
Rev. Sci. Instrum.
87
,
11D827
(
2016
).
8.
S.
Astbury
,
S.
Bedacht
,
P.
Brummitt
,
D.
Carroll
,
R.
Clarke
,
S.
Crisp
,
C.
Hernandez-Gomez
,
P.
Holligan
,
S.
Hook
,
J. S.
Merchan
,
D.
Neely
,
A.
Ortner
,
D.
Rathbone
,
P.
Rice
,
G.
Schaumann
,
C.
Spindloe
,
S.
Spurdle
,
A.
Tebartz
,
S.
Tomlinson
,
F.
Wagner
,
M.
Borghesi
,
M.
Roth
, and
M.
Tolley
,
J. Phys.: Conf. Ser.
713
,
012006
(
2016
).
9.
A. T. A. M.
de Waele
,
J. Low Temp. Phys.
164
,
179
(
2011
).
10.
J.
Schreiber
,
F.
Bell
,
F.
Grüner
,
U.
Schramm
,
M.
Geissler
,
M.
Schnürer
,
S.
Ter-Avetisyan
,
B. M.
Hegelich
,
J.
Cobble
,
E.
Brambrink
,
J.
Fuchs
,
P.
Audebert
, and
D.
Habs
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
045005
(
2006
).
11.
12.
B. M.
Hegelich
,
I.
Pomerantz
,
L.
Yin
,
H. C.
Wu
,
D.
Jung
,
B. J.
Albright
,
D. C.
Gautier
,
S.
Letzring
,
S.
Palaniyappan
,
R.
Shah
,
K.
Allinger
,
R.
Hörlein
,
J.
Schreiber
,
D.
Habs
,
J.
Blakeney
,
G.
Dyer
,
L.
Fuller
,
E.
Gaul
,
E.
McCary
,
A. R.
Meadows
,
C.
Wang
,
T.
Ditmire
, and
J. C.
Fernandez
,
New J. Phys.
15
,
085015
(
2013
).
13.
J. J.
Thomson
,
Proc. R. Soc. A
89
,
752
(
1913
).
14.
P. C.
Souers
,
Hydrogen Properties for Fusion Energy
(
University of California Press
,
Berkeley, Los Angeles, London
,
1986
).
15.
A.
Alejo
,
A. G.
Krygier
,
H.
Ahmed
,
J. T.
Morrison
,
R. J.
Clarke
,
J.
Fuchs
,
A.
Green
,
J. S.
Green
,
D.
Jung
,
A.
Kleinschmidt
,
Z.
Najmudin
,
H.
Nakamura
,
P.
Norreys
,
M.
Notley
,
M.
Oliver
,
M.
Roth
,
L.
Vassura
,
M.
Zepf
,
M.
Borghesi
,
R. R.
Freeman
, and
S.
Kar
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
064004
(
2017
).
16.
S.
Fritzler
,
Z.
Najmudin
,
V.
Malka
,
K.
Krushelnick
,
C.
Marle
,
B.
Walton
,
M. S.
Wei
,
R. J.
Clarke
, and
A. E.
Dangor
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
165004
(
2002
).
17.
T.
Ye
,
Y.
Watanabe
, and
K.
Ogata
,
Phys. Rev. C
80
,
014604
(
2009
).
18.
E. C.
May
,
B. L.
Cohen
, and
T. M.
O’Keefe
,
Phys. Rev.
164
,
1253
(
1967
).
19.
M.
Hesse
, “
Erhöhung der repetitionsrate bei experimenten zur laser-ionenbeschleunigung mit kryogenen targets
,” Master’s thesis,
Technische Universität Darmstadt
,
2016
.
20.
M.
Hesse
, “
Shortened turnaround time of cryogenic targets for laser-driven ion acceleration
,” in
6th Target Fabrication Workshop
,
Greenwich, UK
,
2017
.
22.
See http://www.gnuplot.info/ for “Gnuplot Version 5.0.”
You do not currently have access to this content.