Fabrication of Effective Low-Density Converter of Intensive Laser Radiation to X-Ray and Novel Measurement Method of Layer Density From Heavy Metal Nanoparticles

Abstract

Предложен метод измерения плотности слоёв из наночастиц тяжёлых элементов с использованием компьютерного рентгенов-ского микротомографа, заключающийся в том, что параллельно с нанесением слоя на подложку слой из наночастиц осаждается на стоящий рядом тонкий графитовый стержень -«свидетель». Средний диаметр частиц около 100 нм. При одинаковых ре-жимах работы томографа на эталонных слоях металла измеряется коэффициент пропускания для данного металла. Из получен-ных коэффициентов пропускания рентгеновских изображений «шапочки» на графитовом стержне определяется эффективная толщина t эф , которая делится на реальную толщину t x и умножается на плотность металла . Эта процедура позволяет опреде-лить плотность слоя  f = t эф /t x . Наши рентгеновские измерения позволили впервые установить, что плотность слоя наночастиц висмута толщиной около 100 мкм уменьшается по высоте (снизу) от 130 до 80 мг/см 3 . На конференции в Германии нашими студентами была представлена компьютерная программа для обработки рентгеновских изображений «свидетелей» и расчёта плотности слоёв малоплотных металлов. Мишени из малоплотного висмута были использованы в экспериментах на Nd-лазере в Центре атомных исследований в Бомбее, Индия.Ключевые слова: непрямые мишени, конвертер, малоплотный металл. FABRICATION OF EFFECTIVE LOW-DENSITY CONVERTER OF INTENSIVE LASER RADIATION TO X-RAY AND NOVEL MEASUREMENT METHOD OF LAYER DENSITY FROM HEAVY METAL NANOPARTICLES. I.V. Akimova, N.G. Borisenko, A.I. Gromov, Yu.A. Merkuliev, A.S. Orekhov P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaA method of measuring high-Z metal nanoparticles layer density using x-ray computer micro tomography scanner is proposed. This method is based on using a thick carbon pivot ("witness") near the targets during the layer evaporation. The average particle size is about 100 nanometers. The transmittance for the reference metal layers is measured in the same modes of the scanner. Then this transmittance of the top of the pivot is used to calculate the efficient thickness t eff , which is divided by real thickness t x and is multiplied by density of metal . These steps make available the density of the layer:  f = t eff /t x . Our research made possible to find out that the density profile in the nanoparticle layer is increasing in the top-down direction. If the thickness of the layer is 100 mkm, the density is 130 on the bottom and 80 mg/cc on the top. Our students presented a computer software for "witness" image processing and layer density calculation on conference in Germany. The targets made of low density bismuth were used during the experiments with Nd-laser in the Bhabha Atomic Research Center in Mumbai, India.Key word: indirect targets, converter, low-density metal. ВВЕДЕНИЕЭнергетическая эффективность рентгеновских (непрямых) лазерных термоядерных мишеней и ней-тронный выход существенно зависят от средней энергии спектра (температуры) и интенсивности рент-геновского излучения в «кожухе»-конвертере лазерного излучения в рентгеновско...