非局部热传输与X射线自由电子激光器中X射线加热研究的改进目标设计
摘要：由于X射线自由电子激光（XFEL）的单脉冲具有极高的功率密度和短暂的持续时间，使得在原子物理学和致密等离子体物理学领域出现了新的机遇，其中复杂的激发松弛链可在原子和分子系统中实现高电离态，而XFEL对固体密度靶的加热则可以产生具有费米能量量级温度的独特的致密物质状态。我们在这里重点关注后者的现象，特别关注实现高能量密度热辐射进入温暖致密物质（WDM）状态的最佳靶设计问题。我们使用完全三维模拟来研究入射X射线脉冲和由于多电子松弛级联引起的空间能量密度沉积在多组分靶中的情况，特别关注高能光电子和俄歇电子运动引起的非局域热输运效应。我们发现纳米尺度的高Z/低Z多组分靶可以显著提高低Z材料的能量密度沉积率，改进效果可达100倍。这具有三个重要的好处。首先，它大大扩大了XFEL X射线加热低Z材料研究的热力学参数空间。其次，它允许使用更高的探测光子能量，实现高信息内容的X射线衍射（XRD）测量，例如双色XFEL操作。第三，虽然这只是X射线加热目标设计优化的一步，但非局域热输运的重要性的证明，为基于XFEL的X射线加热研究和更传统的激光等离子体方法之间奠定了重要的共同基础。
作者：Oliver R. Hoidn and Gerald T. Seidler
论文ID：1704.04348
分类：Other Condensed Matter
分类简称：cond-mat.other
提交时间：2018-01-24