Рентгеновская диагностика сверхзвуковых лазерно-индуцированных плазменных потоков с астрофизическим подобием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат наук Филиппов Евгений Дмитриевич

• Филиппов Евгений Дмитриевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Филиппов Евгений Дмитриевич

Введение

Глава 1. Создание в лабораторных условиях сверхзвуковых плазменных струй с большим аспектным соотношением и их диагностика

1.1. Экспериментальная установка и методы диагностики

1.2. Коррекция нелинейной дисторсии спектрометрического изображения

1.3. Влияние полоидального магнитного поля на распространение сверхзвуковой плазменной струи

1.4. Влияние ориентации полоидального магнитного поля на коллимацию плазменной струи

Заключение к главе

Глава 2. Лабораторное моделирование процессов формирования аккреционных колонн молодых звезд в присутствии внешнего магнитного поля

1.1. Подход к моделированию аккреционных процессов в лабораторной плазме

1.2. Образование горячей плазменной оболочки при взаимодействии сверхзвуковой плазменной струи с твердотельным препятствием во внешнем магнитном поле

1.3. Влияние оптической толщины плазмы на измерение параметров плазменной струи

1.4. Астрофизическая интерпретация результатов лабораторного эксперимента

Заключение к главе

Глава 3. Адаптация методов рентгеновской радиографии с использованием лазерно-плазменного источника для получения спектрально-селектированных изображений короткоживущих плазменных объектов

3.1. Основные проблемы при обеспечении рентгеновской радиографии быстропротекающих плазменных процессов и подходы для их решения

3.2. Метод получения квазимонохроматических радиографических изображений в поточечной проекционной геометрии и восстановления карт линейной плотности малоконтрастных плазменных объектов

3.3. Применение метода рентгеновской радиографии в экспериментах по лабораторному моделированию явлений аккреции в катаклизмических переменных звездах полярного типа

Заключение к главе

Заключение

Список литературы

Список сокращений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рентгеновская диагностика сверхзвуковых лазерно-индуцированных плазменных потоков с астрофизическим подобием»

Введение.

Актуальность и степень разработанности темы диссертации.

Физика высоких плотностей энергий является очень популярным на сегодняшний день направлением в физике. В настоящее время относительно легко создать состояния вещества с высокими значениями плотности и энергии за счет фокусировки мощных лазерных импульсов на поверхности вещества, используя огромный потенциал мировых лазерных установок. Основными областями исследования и применения полученной таким образом лабораторной плазмы являются:

• Инерциальный термоядерный синтез, в том числе схемы «быстрого» зажигания [1] и зажигания ударными волнами [2-4].

• Исследование свойств нагретого плотного вещества.

• Фундаментальная ядерная физика

• Нуклеосинтез звезд и большой взрыв

• Астрофизические струи и явления [5].

• Магнитное перезамыкание

• и др.

Настоящая работа посвящена исследованию сверхзвуковых плазменных потоков с астрофизическим подобием с помощью методов рентгеновской диагностики. Следует подчеркнуть, что наблюдаемые изображения астрофизических плазменных объектов дают информацию лишь о текущем состоянии объекта, медленно эволюционирующего на протяжении миллионов лет. Это означает, что фактически у исследователей нет никакого экспериментального материала, описывающего динамику таких объектов, поскольку даже данные, полученные с интервалом в десятки лет, в масштабе времен изменения свойств большинства астрофизических объектов будут относиться практически к одному и тому же моменту времени. В силу этого, до недавнего времени наше понимание многих астрофизических процессов зависело полностью от компьютерного моделирования, проверка адекватности которого могла основываться только на сопоставлении теоретических и экспериментальных результатов, полученных для единственной временной точки. Ситуация заметно улучшилась лишь недавно после появления нового направления

исследований - лабораторной астрофизики, позволяющей экспериментально исследовать в лабораторных условиях динамику короткоживущих плазменных объектов, являющихся аналогами долгоживущих астрофизических.

Пионером в использовании лабораторных экспериментов был норвежский ученый Кристиан Олаф Бернхард Биркеланд (1867-1917), который использовал намагниченную модель земли (терелла) и газовый разряд для исследования явления полярного сияния [6]. Новый взрыв в лабораторной астрофизике последовал лишь после независимой друг от друга реализации Хидеаки Такабэ в Японии и Брюса Ремингтона в США идеи, предложенной Джоном Доусоном в 1964 году, по использованию средств физики высоких плотностей энергий для астрофизической динамической системы большого масштаба.

Создание современных мощных импульсных установок типа 2-пинч [7-9] и лазерных комплексов с большой плотностью потока лазерного излучения на мишени / ^ 1012Вт/см2 [10-12] дало новый толчок в этом направлении. Целью возникшей области исследования стало создание комплексных динамических явлений для изучения гидродинамического смешивания, сверхзвуковых плазменных потоков, физики ударных волн, радиационной гидродинамики, фотоионизации плазмы и т.д. Все эти процессы помогают понять физику явлений, связанных с широким спектром астрофизических объектов и явлений, включая протозвезды и активные ядра галактик, взрывы сверхновых, последовательное образование остатков молекулярных облаков, неустойчивости, формирование аккреционных колонн в астрофизических системах и др. Необходимо заметить, что для лабораторного моделирования [13] могут использоваться также и другие конфигурации, например, сферомак-подобные струи [14,15].

Несмотря на большое количество, как астрофизических наблюдений, так и предложенных теоретических моделей, многие вопросы формирования таких астрофизических объектов, как, например, молодых звезд, являются до сих пор не раскрытыми. В частности существуют противоречия в вопросах, связанных с интерпретацией влияния магнитных полей на эволюцию молодой звезды или образованием аккреционных колонн в звездной системе. Поэтому лабораторные лазерно-плазменные эксперименты с применением внешнего сильного магнитного

поля, несомненно, являются актуальными, поскольку могут позволить абсолютно по-новому взглянуть на эти процессы. Используя «разумные» начальные условия, как это обычно делается при численном моделировании, мы можем детально изучить сложные астрофизические явления в повторяемом и доступном виде. Лабораторные астрофизические эксперименты могут быть очень полезны при изучении нелинейных трехмерных явлений, где численное моделирование особенно сложно выполнить.

Связь между астрофизикой и лабораторными экспериментами часто находится в контексте атомной физики и, в частности, спектроскопических исследований. В основном, это концентрируется в микрофизику астрофизической плазмы, обеспечивая важные данные по сечениям, оптической толщине, химическому строению и другим процессам, которые очень важны для моделирования и интерпретации астрономических наблюдений. Например, детальные лабораторные измерения оптической толщины при абсорбции линий железа значительно могут улучшить модели периодов пульсаций переменных звезд класса Цефеид [16]. Также примером использования может являться вычисление уравнения состояния вещества для нужд астрофизики [17]. Наиболее общими переменными состояния являются абсолютная температура (^ и плотность вещества (р), что позволяет получить остальные функции системы как давление p = p(T, р) или энергию E = E (^ р), используя эти уравнения. Кроме того для получения данных о степени сжатия ударной волны может использоваться теневой метод рентгеновской радиографии - это часто используется, когда электронная плотность плазменного объекта намного больше 1018 см-3, что делает его непрозрачным для оптического излучения.

Наиболее просто воссоздать хорошо-масштабируемый эксперимент для систем, которые полностью гидродинамичны, то есть в которых влияние вязкости, теплопроводности и излучения малы. Это может показаться большим упрощением, но на самом деле многие астрофизические системы ведут себя как полностью или частично гидродинамические, включая сверхновые и астрофизические струи, или джеты. Некоторые такие объекты также очень вероятно имеют возмущения, которые принципиально гидродинамичны. Все это создает основу для проведения экспериментального моделирования.

Несмотря на то, что в проведенных в настоящей работе исследованиях в главе 3 основной упор делался на использовании радиографических методов в лабораторном астрофизическом эксперименте, область применения развитых методик гораздо шире. Фактически они могут использоваться в самых разнообразных экспериментальных исследованиях по физике высоких плотностей энергии, например, в диагностике корональных областей инерциально-удерживаемой термоядерной плазмы или для получения данных о степени сжатия в ударной волне, что также обусловливает актуальность проведенных исследований.

Принципы лабораторного масштабирования

Чтобы организовать верную лабораторную модель существующего астрофизического объекта, не обязательно, чтобы все параметры объектов совпадали. Исходя из уравнений магнитной гидродинамики следует, что возможно масштабировать исходную систему до лабораторной. Для такого преобразования должны сохраняться определенные инварианты и выполняться определенные соотношения, как показано в [18-20]. Две идеальные гидродинамические системы описываются уравнениями Эйлера для случая политропного газа, то есть когда плотность энергии £ пропорциональна давлению р (жирным шрифтом выделены векторные переменные):

(ду \ др

Рш+'и'ч'и) = ~ Чр,1п + = 0 др

— + V(р V) = 0 др

— + v■Vр = - ур ■ Vv, (1)

где р - это плотность, V - скорость, р ос рг, где адиабатический индекс 7 = 1 + . Первое уравнение представляет баланс импульса для сплошной среды, второе - уравнение непрерывности, а последнее - уравнение переноса тепла. Здесь предполагается, что динамические эффекты от наличия магнитного поля пренебрежимо малы, то есть магнитное давление много меньше газокинетического. Но на самом деле, часто бывают случаи в астрофизике, когда это не так, и систему можно переписать с точки зрения идеальной магнитогидродинамики (МГД):

/ду \ 1 р[ — + у -Чу) = - Чр--ВхЧхВ.

\дЬ / 4 л

др

~^+Ч(р у) = 0 ,

др

— + у Чр = -ур ■ Чу, дВ

— = V х у х В

дЬ

(2)

в которой добавляется уравнение индукции магнитного поля.

Обе системы уравнений (1) и (2) остаются инвариантными к следующим заменам переменных:

г = аг!; р = Ь р ! ; р = ср ± = а

Л|

Ь [с

-Ч; у = .В = V св 1

с

(3)

Стоит подчеркнуть, что в данном подходе гравитационными силами пренебрегается, что может быть неверно для многих астрофизических систем, не достигая полного подобия. Тогда для геометрически одинаковых начальных условий, т.е. в предположении, что функции начальных условий являются одинаковыми для обеих систем, получим, что системы эволюционируют идентично, если выполняется:

V

N

V

= V1

Л|

Р± Рг

(4)

то есть равны числа Эйлера Данное условие дано для системы (1), когда

газокинетическое давление существенно превышает магнитное. Кроме, того условие идеальности гидродинамической системы означает, что теплопроводностью и вязкостью в ней можно пренебречь. В таком подходе, применимость уравнений (1) можно разделить на следующие составляющие:

1) Частицы в физической системе должны являться локализованными. Два способа достигнуть такого условия - посредством магнитного поля, г г ^ /Ь « 1 , или с помощью столкновений 1 с/Ь « 1 , где h - характерный размер системы, ги - ионный ларморовский радиус, ^ - средняя длина свободного пробега

2) Поток энергии за счет теплопроводности частиц должен быть незначительным. То есть тепловая конвекция должна превалировать над теплопроводностью, что описывается числом Пекле ( коэффициент теплопроводности),

/ш

^У»1 (5)

3) Поток энергии за счет излучения должен быть незначительным по сравнению с гидродинамическим.

4) Диссипацией вязкости можно пренебречь. Это соответствует критерию преобладания сил инерции над силами вязкости ( коэффициент вязкости), то есть при числе Рейнольдса:

/ш

Не = — »1

е V (6)

Необходимо заметить, что такое масштабирование определено лишь на определенных временах и масштабах эволюции каждой системы. В случае, когда магнитное давление становится значительным по сравнению с газокинетическим, граничные условия можно записать как [21]:

{р рп] = 0 ,

К (рт++~Ъ(упв2 - ■В)] = 0 ,

{р + р V пВ 2+-^В ?} = 0 , {Р VпV г-^ВпВ г = 0

{ В.„Vь - VпВь = 0 ,}

{Вп} = 0 , (7)

где фигурные скобки означают разницу соответствующих величин на границе, а индексы "п" и "t" - нормальные и тангенциальные компоненты вектора по отношению к фронту волны. При этом к условию (4) добавится условие сохранения числа Альфвена:

В1 В2

4Р1 <{¡>1 (8)

По аналогии с числом Рейнольдса возникает критерий магнитного числа Рейнольдса, если ввести понятие коэффициента магнитной вязкости Dm:

/ш

Яет = — » 1

т От (9)

Такие законы масштабирования играют огромную роль не только для того, чтобы связать астрофизические явления с лабораторной плазмой, но и связать между собой лабораторную плазму, созданную на разных мощных установках. Поэтому лабораторная астрофизика может быть разделена [22] на несколько основных классов с точки зрения подобия:

1. Точный инвариант или тождественность. Сюда входят эксперименты по воссозданию термодинамических условий, которые были бы идентичны для астрофизических объектов. В основном, в таких экспериментах не вводятся понятия времени и пространства, что позволяет определять такие параметры гидродинамических моделей, как оптическая толщина и уравнения состояния вещества в экстремальных условиях.

2. Подобие. В этом случае пространственные и временные масштабы сильно различаются для двух систем [23], и релевантность экспериментов определяется с помощью законов масштабирования. В свою очередь, это можно разделить на следующие подклассы:

а) Идеальное подобие, рассмотренное подробно выше. В этом случае масштабируются характерные параметры времени и пространства.

б) Абсолютное подобие, касающееся адаптации вида мишени на мощных установках или масштабирования системы с таким же композитным составом.

в) Глобальное подобие, основанное на симметрии Ли, или когда необходимо только сохранение вида формы уравнения. Это намного более мягкое условие, чем в абсолютном подобии, что добавляет свободные параметры для масштабирования астрофизического эксперимента. В этом случае часто вводят инварианты уравнений по отношению к параметрической группе Ли:

уЬ

— — = St = число Струхаля, г

к = У, рЬ

/3 =-= Ей ■ БЬ,

руг

14 = 15 = (]Ь/р ос

16 = М/[р тм] (10)

где Q - энергетические потери/источники в системе, tQ - характерное время источника, N - размерность системы, M - масса. В случае если можно пренебречь эффектами остывания и нагрева, т.е. 145 « 1 , система уравнений эквивалентна гидродинамической. В случае, когда радиационное давление и энергия играют заметную роль в эволюции системы, дополнительно вводятся:

т _ Ргас1^ _ „ . су-

17 — — пигас1 о и,

руг

т ЕгаЛ 1

/8 =-а -

р И

19= — =1/В0

рт (11)

где рГай и Ега( - радиационные давление и плотность энергии, R - число Михаласа, Рга( - радиационный поток, Bo - число Больцмана. г) Частичное подобие. Здесь сохраняется только часть уравнений для изучения эффектов других физических явлений на эволюцию определенных величин. Такой подход в том числе был использован и в контексте инерциального термоядерного синтеза (ИТС) в 1998 [24].

Современное состояние исследования астрофизических объектов

В данной диссертационной работе исследуются в лаборатории определенные астрофизические объекты - плазменные потоки вещества. Плазменные потоки -распространенное астрофизическое явление, их источниками могут являться черные дыры, сверхновые, молодые звезды (МЗ) (рисунки 1 - 3), массивные планеты, двойные рентгеновские звезды, ядра галактик и коллапсирующие ядра массивных звезд. Они могут быть как чисто гидродинамическими системами, так и содержать достаточно сильные магнитные поля. Струи и потоки плазмы могут быть обнаружены

разного порядка величины: начиная от микро-джетов, которые распространяются на несколько десятков астрономических единиц, до супер-джетов, которые проходят расстояния в несколько парсеков. Так, рядом со звездной поверхностью значительная часть вещества может выбрасываться в виде коллимированных релятивистских джетов или струй. Они, возможно, являются самыми впечатляющими и мощными последствиями аккреции на компактные объекты; они наблюдались у белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр всех масштабов, от звездной массы в рентгеновских двойных системах до сверхмассивной черной дыры в активных галактических ядрах; и, как полагают, являются источником самых энергичных явлений во Вселенной, гамма-всплесков. Стоит отметить, что в астрофизическом случае аккрецией называется процесс, в котором вещество падает на звездную фотосферу, направляясь вдоль линий магнитного поля, соединяющего окружающий материал со звездой.

Рисунок 1. Изображения молодых звездных объектов типа Хербига-Аро HH 47 (слева) и HH 110 (справа), полученные телескопом Хаббл (команды NASA, ESA). HH 47 расположен недалеко от созведия Паруса, около 1350 световых лет от солнца. На изображении HH 110, отчетливо видна турбулентность потока газа по всему кадру.

Такие же струи наблюдаются и в процессе формирования аккреционных колонн при образовании молодых звезд. Например, широко известными звездными джетами являются объекты Хербига-Аро (HH). Объекты Хербига-Аро являются оптическими и радиационными проявлениями мощной потери массы на раннем этапе эволюции звезды. Анализ множества сильно коллимированных струй HH, дает косвенные, но важные сведения о природе процессов аккреции и массовых потерь, которые

определяют образование звезд. Недавнее признание того, что потоки НН могут достигать масштаба порядка многих парсек, открывает возможность частично восстановить историю потери массы движущих источников. Кроме того, такие потоки НН являются хорошим астрофизическим объектом для анализа ударных структур, гидродинамики в коллимированных течениях и их взаимодействиях с окружающей средой. Потоки НН могут быть важным источником турбулентности в молекулярных облаках. Недавние технологические разработки позволили провести подробные наблюдения потоков молодых звезд в ближнем инфракрасном, среднем-инфракрасном, субмиллиметровом, миллиметровом и сантиметровом диапазонах длин волн, обеспечивая полную картину явления. На рисунке 1 изображены объекты HH 47 и HH 110, которые включают множественные фронтальные ударные волны, часто излучающие в рентгеновском диапазоне. При этом типично, что джет на оси описывается с самой высокой скоростью, в то время как материал на краях характеризуется более высокой светимостью [25].

Рисунок 2. Художественное представление TW гидры - одного из представителей молодых звезд [26].

18

Типичные масштабы объектов Хербига-Аро порядка 10 см, их скорости -

2 3 3 ^

несколько сотен км/с, а плотности ~ 10 - 10 см- . При этом плотность внешней среды оказывается много меньше плотности джета, то есть п атъ /^еь « 1. а джет характеризуется большим числом Маха, которое представляет собой отношение скорости течения потока к местной скорости распространения звука в данной точке. Предполагается [27], что существующий источник создает струю материала,

распространяющуюся во внешней среде, которая запускает ударную волну (рисунок 4). Наличие окружающей среды становится причиной замедления материала плазменной струи, создавая диск Маха. Это подтверждают и наблюдения, в которых обнаруживаются равномерно расположенные узлы, которые больше излучают в радиодиапазоне. В этом описании струя относится к коллимированному материалу, текущему от источника к диску Маха. Сдвиг к краю струи вызывает неустойчивость Кельвина-Гельмгольца (КН), которая генерирует вихри вдоль контактного разрыва. Область возмущенного материала джета между контактным разрывом и струей называют коконом. Вихри КН в коконе могут запускать ударные волны в струю, которые действуют как механизм радиационного нагрева внутри струи.

Рисунок 3. Художественное представление процесса аккреции в двойной системе с черной дырой Cygnus X-1. [28]

Одним из представителей молодых звезд является класс переменных звезд типа Т тельца (англ. CTTS - classical T Tauri star). Звезда формируется из больших кластеров газа и пыли, известных как молекулярные облака, когда самые плотные части этих облаков сжимаются за счет гравитационных сил. Одним из последствий этого сжатия является то, что такие молодые звезды обычно окружены массивными непрозрачными, околозвездными дисками. Эти диски постепенно аккрецируют на поверхность звезды и, таким образом, излучают. Так или иначе, часть материала, упавшего на звезду, выбрасывается перпендикулярно плоскости диска в сильно коллимированной звездной струе.

Единственное многомерное моделирование аккреционных ударов в этих звездах проводилось Орландо и др., [29], где вычисления выполнялись в двумерной осесимметричной цилиндрической геометрии. Их основной вывод состоит в том, что структура аккреционной колонны и развитие неустойчивостей в аккреционном слое чувствительны к силе магнитного поля и размерности симуляций. Об этом свидетельствуют данные о наличии узлов и филаментов, а также о колебаниях ударного фронта. Такая сложная динамика ясно указывает на необходимость лучшего понимания взаимодействия между ударной плазмой, магнитным полем и остыванием в трехмерном пространстве.

Рисунок 4. Схематичное изображение джета. Диск Маха замедляет материал струи, в то время как фронтальная ударная волна ускоряет газ в окружающем пространстве.

Как было замечено ранее, плазменные струи характерны и для большинства двойных систем, в которых приращение массы тела одного объекта происходит за счет падения вещества из другого. Обычно в этом случае две звезды движутся вокруг общего центра масс. Например, в рентгеновских двойных звездах (рисунок 3) нормальная звезда (компаньон) вращается вокруг коллапсирующей звезды (нейтронная звезда или черная дыра). Если звезды достаточно близки, материя падает от компаньона на компактный объект в виде диска (или ветра для звезд большого веса). Самые внутренние области этого аккреционного диска настолько горячие, что он достигает температур более миллиона градусов и испускает рентгеновское излучение.

С точки зрения приведенных выше методов масштабирования, астрофизические системы можно успешно моделировать с типичными лабораторными параметрами, указанными в таблице 1 [30-33]. Используя «разумные» начальные условия, как это обычно делается при численном моделировании, мы можем детально изучить сложные астрофизические явления в повторяемом и доступном виде. Таким образом, лабораторные астрофизические эксперименты могут быть очень полезны при изучении сложных и по своей природе нелинейных трехмерных явлений, в режимах, где точное числовое моделирование особенно сложно выполнить, и, таким образом, оно представляет собой мощный дополнительный инструмент для астрофизического моделирования [34].

Величина Типичные струи в МЗ Лаб. Условия Аккреционные колонны в СТТ8 Лаб. условия

Температура, эВ 0.5 - 100 5 - 200 2.6 ■ Ю-1 30

Скорость, см/с 2 ■ 107 4 ■ 106 5 ■ 107 6 ■ 107

Плотность, г/см3 ю-19 - ю-21 2 ■ Ю-5 1.7 ■ Ю-13 8■10_6

Число Маха 20 - 30 5 4-77 15.8

Временной масштаб 1012с 200 - 400 не 1022с 100 - 200 не

Магнитное поле, Гс 10_3 - 103 104 - 106 5 ■ Ю-2 2 ■ 104

Число Рейнольдса » 105 105 1.1 ■ 108 2.7

Плазменная бета 0.01 - 100 0.01 - 100 6 ■ Ю-2 4.5 ■ Ю-2

Таблица 1 Сравнение основных параметров для случая аккреции и распространения плазменного джета в астрофизике и при лабораторном моделировании. СТТ8 - общепринятое обозначение молодых звезд типа Т Тельца. Параметр бета обычно вводится чтобы оценить соотношение между магнитным и газокинетическим давлениями. Число Маха также используют для оценки подобности систем, и оно представляет собой отношение скорости течения потока к местной скорости распространения звука в данной точке.

Данная диссертационная работа представлена в контексте именно последних двух примеров - то есть демонстрирует возможность моделирования формирования аккреционных колонн в двойных системах и молодых звездах, а также поведения и эволюции плазменных струй. Ввиду невозможности создать в лаборатории плазменный объект, удовлетворяющий всем условиям астрофизического, в ней используется, в основном, частичное подобие, главным образом, для проверки теоретических моделей эволюции плазменного объекта и анализа его качественного поведения.

Общая характеристика диссертации

Данная диссертационная работа носит преимущественно экспериментальный характер. Она посвящена разработке диагностических методов для исследования лазерно-индуцированных сверхзвуковых плазменных струй, позволяющая определить их параметры и топологию в экспериментах по лабораторному моделированию астрофизических аккреционных процессов. Все эксперименты проводились в лаборатории LULI (фр. Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses) французского университета Ecole Polytechnique на установках LULI-2000 и ELFIE, что позволяло

13 18 2

варьировать мощность потока лазерного излучения в пределах 10 -10 Вт/см со временем импульса до 1 пс. Лабораторное моделирование выполнялось с помощью фокусирования лазерного пучка на твердотельную мишень при варьировании параметров: внешнего магнитного поля, материала и толщины мишени, энергии и времени лазерного импульса и т.д.

В работе исследуются вопросы, связанные с формированием аккреционных колонн в двух астрофизических системах: при образовании молодых звезд и при аккреционном падении вещества в магнитных катаклизмических переменных звездах полярного типа. Для лабораторного моделирования такая система рассматривается, как колонна падающего коллимированного магнитным полем потока плазмы на поверхность звезды, для чего в том числе используется покадровая регистрация плазменных струй и учет дисторсии изображения при получении спектров излучения многозарядных ионов в плазме. Исследуется вопрос влияния ориентации силовых линий внешнего магнитного поля на коллимацию плазменной струи с большим аспектным соотношением (то есть отношением длины пробега струи к ее ширине), созданной при помощи взаимодействия лазерного излучения высокой плотности

13 2

мощности (порядка 10 Вт/см ) с твердотельной мишенью из тефлона (CF2).

Все упомянутые задачи исследуются методами радиационной диагностики. Во-первых, используется рентгеноспектральная диагностика, которая основывается на использовании сферически изогнутого кристалла слюды с 2d = 19.9376 Â в диапазоне энергий 800 - 960 эВ, что позволяет получить спектры излучения многозарядных ионов с высоким (двухмерным) пространственным и спектральным разрешением. Для анализа двухмерных спектральных изображений описана методика и компьютерный

код по коррекции дисторсии в сагиттальном направлении. Второй диагностикой является рентгеновская импульсная радиография, которая позволяет получать линейную плотность исследуемого материала с высоким пространственным разрешением, а также исследовать эволюцию плазменного объекта. Для этого в работе описано развитие этого метода для получения данных о плотности короткоживущего плазменного объекта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Филиппов Евгений Дмитриевич, 2018 год

Список литературы

1. Tabak M. et al. Ignition and high gain with ultrapowerful lasers* // Phys. Plasmas. 1994. Vol. 1, № 5. P. 1626-1634.

2. Betti R. et al. Shock ignition of thermonuclear fuel with high areal density // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98, № 15. P. 155001.

3. Atzeni S. et al. Shock ignition of thermonuclear fuel: principles and modelling // Nucl. Fusion. 2014. Vol. 54, № 5. P. 54008.

4. Norreys P. et al. Fast electron energy transport in solid density and compressed plasma // Nucl. Fusion. 2014. Vol. 54, № 5. P. 54004.

5. Woolsey N.C. Laboratory plasma astrophysics simulation experiments using lasers // J. Phys. Conf. Ser. 2008. Vol. 112. P. 42009.

6. Egeland A. Kristian Birkeland: The first space scientist // J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys. 2009. Vol. 71, № 17-18. P. 1749-1755.

7. Lebedev S. V. et al. Magnetic tower outflows from a radial wire array Z-pinch // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2005. Vol. 361, № 1. P. 97-108.

8. Ampleford D.J. et al. Supersonic radiatively cooled rotating flows and jets in the laboratory // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 100, № 3. P. 35001.

9. Ciardi A. et al. Episodic magnetic bubbles and jets: Astrophysical implications from laboratory experiments // Astrophys. J. 2009. Vol. 691, № 2. P. L147-L150.

10. Foster J.M. et al. Supersonic jet and shock interactions // Physics of Plasmas. 2002. Vol. 9, № 5. P. 2251-2263.

11. Nicola P. et al. Experimental evidence of multimaterial jet formation with lasers // Phys. Plasmas. 2010. Vol. 17, № 11. P. 112903.

12. Yurchak R. et al. Experimental Demonstration of an Inertial Collimation Mechanism in Nested Outflows // Phys. Rev. Lett. 2014. Vol. 112, № 15. P. 155001.

13. Remington B.A., Drake R.P., Ryutov D.D. Experimental astrophysics with high power lasers and Z pinches // Rev. Mod. Phys. 2006. Vol. 78, № 3. P. 755-807.

14. Hsu S.C., Bellan P.M. Experimental Identification of the Kink Instability as a Poloidal Flux Amplification Mechanism for Coaxial Gun Spheromak Formation //

Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 90, № 21. P. 215002.

15. Bellan P.M., You S., Hsu S.C. Simulating astrophysical jets in laboratory experiments // Astrophysics and Space Science. 2005. Vol. 298, № 1-2. P. 203-209.

16. Da Silva L.B. et al. Absorption measurements demonstrating the importance of n=0 transitions in the opacity of iron // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 69, № 3. P. 438-441.

17. Cotelo M. et al. Equation of State for laboratory astrophysics applications // Astrophys. Space Sci. 2011. Vol. 336, № 1. P. 53-59.

18. Drake R.P. High-Energy-Density Physics: Fundamentals, Inertial Fusion, and Experimental Astrophysics // Shock Wave and High Pressure Phenomena. 2006. 55105 p.

19. Ryutov D.D., Drake R.P., Remington B.A. Criteria for Scaled Laboratory Simulations of Astrophysical MHD Phenomena // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2000. Vol. 127, № 2. P. 465-468.

20. Ryutov D.D. et al. Erratum: "Similarity criteria for the laboratory simulation of supernova hydrodynamics" (1999, ApJ, 518, 821) // Astrophys. J. 2009. Vol. 698, № 2. P. 2144-2144.

21. Landau L.D., Pitaevskii L.P., Lifshitz E.M. Electrodynamics of Continuous Media, 2nd Ed. // American Journal of Physics. 1984. Vol. 29.

22. Falize E., Bouquet S., Michaut C. Scaling laws for radiating fluids: The pillar of laboratory astrophysics // Astrophysics and Space Science. 2009. Vol. 322, № 1-4. P. 107-111.

23. Remington B.A. et al. Supernova hydrodynamics experiments on the Nova laser // Phys. Plasmas. 1997. Vol. 4, № 5 /2. P. 1994-2003.

24. Basko M.M., Johner J. Ignition energy scaling of inertial confinement fusion targets // Nucl. Fusion. 2002. Vol. 38, № 12. P. 1779.

25. Hartigan P. New T Tauri stars in Chamaeleon I and Chamaeleon II // Astron. J. 1993. Vol. 105. P. 1511.

26. Hogerheijde M.R. et al. Detection of the Water Reservoir in a Forming Planetary System // Science (80-. ). 2011. Vol. 334, № 6054. P. 338-340.

27. Hartigan P. The visibility of the Mach disk and the bow shock of a stellar jet // Astrophys. J. 1989. Vol. 339. P. 987.

28. Gou L. et al. The extreme spin of the black hole in Cygnus X-1 // Astrophys. J. 2011. Vol. 742, № 2. P. 85.

29. Orlando S. et al. X-ray emitting MHD accretion shocks in classical T Tauri stars. Case for moderate to high plasma-beta values // Astron. Astrophys. 2010. Vol. 510. P. A71.

30. Coker R.F. et al. Numerical simulations and astrophysical applications of laboratory jets at omega // Astrophysics and Space Science. 2007. Vol. 307, № 1-3. P. 57-62.

31. Ciardi A. Laboratory studies of astrophysical jets // Lect. Notes Phys. 2010. Vol. 793. P. 31-50.

32. Albertazzi B. et al. Production of large volume, strongly magnetized laser-produced plasmas by use of pulsed external magnetic fields // Rev. Sci. Instrum. 2013. Vol. 84, № 4.

33. Orlando S. et al. Radiative accretion shocks along nonuniform stellar magnetic fields in classical T Tauri stars // Astron. Astrophys. 2013. Vol. 559. P. A127.

34. Ryutov D.D., Remington B.A. Scaling astrophysical phenomena to high-energy-density laboratory experiments // Plasma Phys. Control. Fusion. 2002. Vol. 44, № 12B. P. B407-B423.

35. Albertazzi B. et al. Laboratory formation of a scaled protostellar jet by coaligned poloidal magnetic field // Science (80-. ). 2014. Vol. 346, № 6207. P. 325-328.

36. Manuel M.J.E. et al. Experimental results from magnetized-jet experiments executed at the Jupiter Laser Facility // High Energy Density Phys. 2015. Vol. 17. P. 52-62.

37. Bonito R. et al. X-ray emission from protostellar jet HH 154: The first evidence of a diamond shock? // Astrophys. J. 2011. Vol. 737, № 2.

38. Bally J., Feigelson E., Reipurth B. X- Rays from the Vicinity of the Protostar L1551 IRS 5: Reflection or Fast Shocks? // Astrophys. J. 2003. Vol. 584, № 2. P. 843-852.

39. Favata F. et al. Discovery of X-ray emission from the protostellar jet L1551 IRS5 (HH 154) // Astron. Astrophys. 2002. Vol. 386, № 1. P. 204-210.

40. Shu F. et al. Magnetocentrifugally driven flows from young stars and disks. 1: A generalized model // Astrophys. J. 1994. Vol. 429. P. 781.

41. Contopoulos J. A Simple Type of Magnetically Driven Jets: an Astrophysical Plasma Gun // Astrophys. J. 1995. Vol. 450. P. 616.

42. Ciardi A. et al. The evolution of magnetic tower jets in the laboratory // Physics of Plasmas. 2007. Vol. 14, № 5.

43. Ciardi A. et al. Astrophysics of magnetically collimated jets generated from laser-produced plasmas // Phys. Rev. Lett. 2013. Vol. 110, № 2.

44. Shu F.H. X-rays and Fluctuating X-Winds from Protostars // Science (80-. ). 1997. Vol. 277, № 5331. P. 1475-1479.

45. Natta A., Grinin V., Mannings V. Properties and Evolution of Disks around Pre-Main-Sequence Stars of Intermediate Mass // Protostars Planets IV (b. - Tucson Univ. Arizona Press. 2000. № 1960. P. 559-588.

46. Hennebelle P., Ciardi A. Disk formation during collapse of magnetized protostellar cores // Astron. Astrophys. - Lett. to Ed. 2009. Vol. 506. P. 29-33.

47. Joos M., Hennebelle P., Ciardi A. Protostellar disk formation and transport of angular momentum during magnetized core collapse // Astron. Astrophys. 2012. Vol. 543. P. A128.

48. Li C.K. et al. Observation of megagauss-field topology changes due to magnetic reconnection in laser-produced plasmas // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 99, № 5.

49. Li Z.-Y., Krasnopolsky R., Shang H. Non-ideal MHD effects and magnetic braking catastrophe in protostellar disk formation // Astrophys. J. 2011. Vol. 738, № 2. P. 180.

50. Wiita P.J. Cosmic Radio Jets // arXiv Prepr. astro-ph/0103020. 2001.

51. Guo F., Mathews W.G. Cosmic-ray-dominated AGN jets and the formation of X-ray cavities in galaxy clusters // Astrophys. J. 2011. Vol. 728, № 2.

52. Higginson D.P. et al. A novel platform to study magnetized high-velocity collisionless shocks // High Energy Density Phys. 2015. Vol. 17. P. 190-197.

53. Vinci, T Flacco A. Neutrino [Electronic resource]. 2014. URL: https://github.com/aflux/neutrino/releases.

54. Bockasten K. Transformation of Observed Radiances into Radial Distribution of the Emission of a Plasma // J. Opt. Soc. Am. 1961. Vol. 51, № 9. P. 943.

55. Meadowcroft A.L., Bentley C.D., Stott E.N. Evaluation of the sensitivity and fading characteristics of an image plate system for x-ray diagnostics // Rev. Sci. Instrum. 2008. Vol. 79, № 11.

56. MacFarlane J.J. et al. Simulation of the ionization dynamics of aluminum irradiated by intense short-pulse lasers // Proc. Inert. Fusion Sci. Appl. (American Nucl. Soc. La Grange Park. IL). 2003. P. 1-4.

57. Chung H.K. et al. FLYCHK: Generalized population kinetics and spectral model for rapid spectroscopic analysis for all elements // High Energy Density Phys. 2005. Vol. 1, № 1. P. 3-12.

58. Скобелев И.Ю., Фаенов А.Я. Взаимодействие лазерного излучения сверхвысокой интенсивности с плазмой // Труды ИОФАН. 1995. Vol. 50. P. 112133.

59. Скобелев И.Ю., Хахалин С.Я. Диэлектронные сателлиты резонансной линии H-подобных ионов в плотной плазме с нестационарным ионизационным состоянием // Оптика и спектрометрия. 1985. Vol. 59, № 1. P. 22.

60. Ryazantsev S.N. et al. X-ray spectroscopy diagnostics of a recombining plasma in laboratory astrophysics studies // JETP Lett. 2015. Vol. 102, № 11. P. 707-712.

61. Maurri L. et al. Physical properties of the jet from DG Tauri on sub-arcsecond scales with HST/STIS ★ ★ ★ // A&A. 2014. Vol. 565.

62. Higginson D.P.P. et al. Detailed characterization of laser-produced astrophysically-relevant jets formed via a poloidal magnetic nozzle // High Energy Density Phys. 2017. Vol. 23. P. 48-59.

63. Pikuz S.A. et al. Wide band focusing x-ray spectrograph with spatial resolution // Rev. Sci. Instrum. 2008. Vol. 79, № 1.

64. Schoeffler K.M. et al. The generation of magnetic fields by the Biermann battery and the interplay with the Weibel instability // Phys. Plasmas. 2016. Vol. 23, № 5.

65. Gao L. et al. Precision mapping of laser-driven magnetic fields and their evolution in

high-energy-density plasmas // Phys. Rev. Lett. 2015. Vol. 114, № 21.

66. Lancia L. et al. Topology of megagauss magnetic fields and of heat-carrying electrons produced in a high-power laser-solid interaction // Phys. Rev. Lett. 2014. Vol. 113, № 23.

67. Cecchetti C.A. et al. Magnetic field measurements in laser-produced plasmas via proton deflectometry // Phys. Plasmas. 2009. Vol. 16, № 4.

68. Hull C.L.H. et al. Misalignment of magnetic fields and outflows in protostellar cores // Astrophys. J. 2013. Vol. 768, № 2.

69. Chapman N.L. et al. Alignment between flattened protostellar infall envelopes and ambient magnetic fields // Astrophys. J. 2013. Vol. 770, № 2.

70. Carrasco-Gonzalez C. et al. A Magnetized Jet from a Massive Protostar // Science (80-. ). 2010. Vol. 330, № 6008. P. 1209-1212.

71. Strom K.M. et al. Optical manifestations of mass outflows from young stars - At atlas of CCD images of Herbig-Haro objects // Astron. J. 1986. Vol. 62. P. 39-80.

72. Menard F., Duchene G. On the alignment of Classical T Tauri stars with the magnetic field in the Taurus-Auriga molecular cloud // Astron. Astrophys. 2004. Vol. 425, № 3. P. 973-980.

73. Ciardi A., Hennebelle P. Outflows and mass accretion in collapsing dense cores with misaligned rotation axis and magnetic field // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. 2010. Vol. 409, № 1.

74. Martin H. et al. The alignment of the magnetic field and collimated outflows in star-forming regions: the case of NGC 2071 // Astrophys. J. 2001. Vol. 547. P. 311-316.

75. Scaringi S. et al. Accretion-induced variability links young stellar objects, white dwarfs, and black holes // Sci. Adv. 2015. Vol. 1, № 9. P. e1500686-e1500686.

76. Caratti O Garatti A. et al. Disk-mediated accretion burst in a high-mass young stellar object // Nat. Phys. 2017. Vol. 13, № 3. P. 276-279.

77. Muzerolle J. et al. Unveiling the Inner Disk Structure of T Tauri Stars // Astrophys. J. 2003. Vol. 597, № 2. P. L149-L152.

78. Sacco G.G. et al. On the observability of T Tauri accretion shocks in the X-ray band //

Astron. Astrophys. 2010. Vol. 522. P. A55.

79. Argiroffi C., Maggio A., Peres G. X-ray emission from MP Muscae : an old classical T Tauri star // Astron. Astrophys. 2007. Vol. 465. P. L5-L8.

80. Armitage P.J. Dynamics of Protoplanetary Disks. 2010. P. 195-237.

81. Argiroffi C. et al. The close T Tauri binary system V4046 Sgr: Rotationally modulated X-ray emission from accretion shocks // Astrophys. J. 2012. Vol. 752, № 2.

82. Brickhouse N.S. et al. A deep Chandra X-ray spectrum of the accreting young star TW Hydrae // Astrophys. J. 2010. Vol. 710, № 2. P. 1835-1847.

83. Kastner J.H. et al. Evidence for Accretion: High- Resolution X- Ray Spectroscopy of the Classical T Tauri Star TW Hydrae // Astrophys. J. 2002. Vol. 567, № 1. P. 434440.

84. Stelzer B., Schmitt J.H.M.M. X-ray emission from a metal depleted accretion shock onto the classical T Tauri star TW Hya // Astron. Astrophys. 2004. Vol. 418, № 2. P. 687-697.

85. Curran R.L. et al. Multi-wavelength diagnostics of accretion in an X-ray selected sample of CTTSs // Astron. Astrophys. 2011. Vol. 526. P. 104.

86. Herczeg G.J., Hillenbrand L.A. UV Excess Measures of Accretion onto Young Very Low Mass Stars and Brown Dwarfs // Astrophys. J. 2008. Vol. 681, № 1. P. 594-625.

87. Gullbring E. et al. Disk Accretion Rates for T Tauri Stars // Astrophys. J. 1998. Vol. 492, № 1. P. 323-341.

88. Schmitt J.H.M.M. et al. X-rays from accretion shocks in T Tauri stars: The case of BP Tau // Astron. Astrophys. 2005. Vol. 432. P. L35.

89. Günther H.M. et al. X-ray emission from classical T Tauri stars: accretion shocks and coronae? // Astron. Astrophys. 2007. Vol. 466, № 3. P. 1111-1121.

90. Argiroffi C. et al. X-ray optical depth diagnostics of T Tauri accretion shocks // Astron. Astrophys. 2009. Vol. 507. P. 939.

91. Matsakos T. et al. YSO accretion shocks: magnetic, chromospheric or stochastic flow effects can suppress fluctuations of X-ray emission // Astron. Astrophys. 2013. Vol.

557. P. A69.

92. Colombo S. et al. Impacts of fragmented accretion streams onto classical T Tauri stars: UV and X-ray emission lines // Astron. Astrophys. 2016. Vol. 594. P. A93.

93. Sacco et al. X-ray emission from dense plasma in classical T Tauri stars: hydrodynamic modeling of the accretion shock // Astron. Astrophys. 2008. Vol. 491. P. L17.

94. Costa G. et al. Hydrodynamic modelling of accretion impacts in classical T Tauri stars: radiative heating of the pre-shock plasma // A&A. 2017. Vol. 597.

95. Reale F. et al. Bright Hot Impacts by Erupted Fragments Falling Back on the Sun: A Template for Stellar Accretion // Science (80-. ). 2013. Vol. 341, № 6143. P. 251 LP-253.

96. Bonito R. et al. Magnetohydrodynamic modeling of the accretion shocks in classical T Tauri stars: The role of local absorption in the x-ray emission // Astrophys. J. Lett. 2014. Vol. 795, № 2.

97. Remington B.A. Modeling Astrophysical Phenomena in the Laboratory with Intense Lasers // Science (80-. ). 1999. Vol. 284, № 5419. P. 1488-1493.

98. Daido H. et al. Ultrahigh pulsed magnetic field produced by a co2 laser // Jpn. J. Appl. Phys. 1987. Vol. 26, № 8R. P. 1290-1295.

99. Courtois C. et al. Creation of a uniform high magnetic-field strength environment for laser-driven experiments // J. Appl. Phys. 2005. Vol. 98, № 5.

100. Pollock B.B. et al. High magnetic field generation for laser-plasma experiments // Rev. Sci. Instrum. 2006. Vol. 77, № 11.

101. Froula D.H. et al. Quenching of the nonlocal electron heat transport by large external magnetic fields in a laser-produced plasma measured with imaging Thomson scattering // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98, № 13.

102. Gotchev O. V. et al. Laser-Driven magnetic-flux compression in high-energy-density plasmas // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 103, № 21.

103. Fiksel G. et al. Magnetic reconnection between colliding magnetized laser-produced plasma plumes // Phys. Rev. Lett. 2014. Vol. 113, № 10.

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

Drake R.P. et al. Radiative effects in radiative shocks in shock tubes // High Energy Density Physics. 2011. Vol. 7, № 3. P. 130-140.

Cross J.E. et al. Laboratory analogue of a supersonic accretion column in a binary star system // Nat. Commun. 2016. Vol. 7, № May. P. 1-7.

Faenov A.Y. et al. High-performance x-ray spectroscopic devices for plasma microsources investigations // Phys. Scr. 1994. Vol. 50, № 4. P. 333-338.

Pisarczyk T. et al. Polari interferometer with automatic images processing for laser plasma diagnostic // Laser Part. Beams. 2009/03/01. Cambridge University Press, 1994. Vol. 12, № 3. P. 549-561.

Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM - The stopping and range of ions in matter (2010) // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. 2010. Vol. 268, № 11-12. P. 1818-1823.

Atzeni S., Meyer-Ter-Vehn Ju. Hot dense matter // The Physics of Inertial Fusion. Oxford: Oxford University Press, 2004.

Chandrasekhar S. Radiative Transfer // New York Dover. 1960. 393 p.

Sobolev V. V, Gaposchkin S.I. Treatise on radiative transfer. Princeton, N.J.: Van Nostrand, 1983.

Boiko V.A. et al. X-Ray Spectroscopy of Laser-Produced plasma // J. Sov. Laser Res. 1985. Vol. 6, № 2. P. 85-290.

Sobelman I.I., Vainshtein L.A., Yukov E.A. Excitation of atoms and broadening of spectral lines // Springer series on atoms + plasma; 15. 1995. x, 309 p.

van Regemorter H. Rate of Collisional Excitation in Stellar Atmospheres. // Astrophys. J. 1962. Vol. 136. P. 906.

Chittenden J.P. et al. X-ray generation mechanisms in three-dimensional simulations of wire array Z-pinches // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2004. Vol. 46, № 12 B.

Mignone A. et al. The PLUTO code for adaptive mesh computations in astrophysical fluid dynamics // Astrophys. Journal, Suppl. Ser. 2012. Vol. 198, № 1.

Mejnertsen L. et al. Global MHD simulations of Neptune's magnetosphere // J.

Geophys. Res. Sp. Phys. 2016. Vol. 121, № 8. P. 7497-7513.

118. Casassus S. et al. Flows of gas through a protoplanetary gap // Nature. 2013. Vol. 493, № 7431. P. 191-194.

119. Nilson P.M. et al. Magnetic reconnection and plasma dynamics in two-beam lasersolid interactions // Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 97, № 25.

120. Dizière A. et al. Formation and propagation of laser-driven plasma jets in an ambient medium studied with X-ray radiography and optical diagnostics // Phys. Plasmas. 2015. Vol. 22, № 1.

121. Bozydar Knyziak A. et al. New X-ray testing methods of aerosol products for industrial radiography // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A Accel. Spectrometers, Detect. Assoc. Equip. 2017. Vol. 844. P. 141-146.

122. Clarke A.J. et al. Microstructure selection in thin-sample directional solidification of an Al-Cu alloy: In situ X-ray imaging and phase-field simulations // Acta Mater. 2017. Vol. 129. P. 203-216.

123. Hart D. et al. HPA-CRCE-012 Frequency and collective dose for medical and dental X-ray examinations in the UK, 2008 // Health Protection Agency HPA-CRCE-012. 2010. № December 2010. 1-52 p.

124. Baran P. et al. Optimization of propagation-based x-ray phase-contrast tomography for breast cancer imaging // Phys. Med. Biol. 2017. Vol. 62, № 6. P. 2315-2332.

125. Karch J. et al. Non-destructive imaging of fragments of historical beeswax seals using high-contrast X-ray micro-radiography and micro-tomography with large area photon-counting detector array // Micron. 2016. Vol. 91. P. 22-28.

126. Kawata S. et al. Large-size pellet in ion-beam ICF // 1996 11th International Conference on High-Power Particle Beams. 1996. Vol. 2. P. 1249-1252.

127. Kugland N.L. et al. Visualizing electromagnetic fields in laser-produced counter-streaming plasma experiments for collisionless shock laboratory astrophysics // Phys. Plasmas. 2013. Vol. 20, № 5.

128. Filippov E.D. et al. Parameters of supersonic astrophysically-relevant plasma jets collimating via poloidal magnetic field measured by x-ray spectroscopy method //

Journal of Physics: Conference Series. 2016. Vol. 774, № 1.

129. Theobald W. et al. Initial experiments on the shock-ignition inertial confinement fusion concept // Phys. Plasmas. 2008. Vol. 15, № 5.

130. Henke B.L., Gullikson E.M., Davis J.C. X-Ray Interactions: Photoabsorption, Scattering, Transmission, and Reflection at E = 50-30,000 eV, Z = 1-92 // At. Data Nucl. Data Tables. 1993. Vol. 54, № 2. P. 181-342.

131. Dubois J.L. et al. Target charging in short-pulse-laser-plasma experiments // Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys. 2014. Vol. 89, № 1.

132. Chen Z.Y. et al. Influence of lateral target size on hot electron production and electromagnetic pulse emission from laser-irradiated metallic targets // Phys. Plasmas. 2012. Vol. 19, № 11.

133. Celliers P., Eidmann K. Conversion of laser light into x rays in thin foil targets // Phys. Rev. A. American Physical Society, 1990. Vol. 41, № 6. P. 3270-3280.

134. Tu S.Y. et al. Efficient multi-keV x-ray source generated by nanosecond laser pulse irradiated multi-layer thin foils target // Phys. Plasmas. 2014. Vol. 21, № 4.

135. Fuerbach A. et al. Chirped-pulse oscillators for the generation of high-energy femtosecond laser pulses // Laser Part. Beams. 2005. Vol. 23, № 2. P. 113-116.

136. Chekhlov O. V et al. 35 J broadband femtosecond optical parametric chirped pulse amplification system // Opt. Lett. 2006. Vol. 31, № 24. P. 3665.

137. Rupert V.C., Matthews D.L., Koppel L.N. X-Ray Backlighting Sources Of 4 To 10 keV For Laser Fusion Targets. 1983. Vol. 312, №. P. 312-317.

138. Pikuz S.A. et al. Micro-radiography with laser plasma X-ray source operating in air atmosphere // Laser Part. Beams. Cambridge University Press, 2010. Vol. 28, № 3. P. 393-397.

139. Hou B. et al. Dependence of hard x-ray yield on laser pulse parameters in the wavelength-cubed regime // Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 84, № 13. P. 2259-2261.

140. Landen O.L. et al. Angular sensitivity of gated microchannel plate framing cameras // Rev. Sci. Instrum. 2001. Vol. 72, № 1 II. P. 709-712.

141. Failor B.H. et al. Characterization of sub-10-??m 30-ps flash duration point sources

for x radiography // J. Appl. Phys. 1989. Vol. 66, № 4. P. 1571-1578.

142. Kodama R. et al. Enhancement of keV x-ray emission in laser-produced plasmas by a weak prepulse laser // Appl. Phys. Lett. American Institute of Physics, 1987. Vol. 50, № 12. P. 720-722.

143. Podorov S.G. et al. Optimized polychromatic x-ray imaging with asymmetrically cut bent crystals // J. Phys. D. Appl. Phys. 2001. Vol. 34, № 15. P. 2363-2368.

144. Uschmann I. et al. Temperature mapping of compressed fusion pellets obtained by monochromatic imaging // Rev. Sci. Instrum. 1995. Vol. 66, № 1. P. 734-736.

145. Pretzler G., Schlegel T.H., Fill E. Characterization of electron beam propagation through foils by innershell X-ray spectroscopy // Laser Part. Beams. 2001/07/30. Cambridge University Press, 2001. Vol. 19, № 1. P. 91-97.

146. Fontaine A. Ion emission at the target of the radiographic devices PIVAIR and AIRIX // Journal of Physics D: Applied Physics. 2007. Vol. 40. 1712 p.

147. Brambrink E. et al. X-ray source studies for radiography of dense matter // Phys. Plasmas. 2009. Vol. 16, № 3.

148. Li K. et al. Developments toward hard X-ray radiography on heavy-ion heated dense plasmas // Laser Part. Beams. 2014. Vol. 32, № 4. P. 631-637.

149. Brambrink E. et al. Short-pulse laser-driven x-ray radiography // High Power Laser Sci. Eng. 2016. Vol. 4, № 5. P. e30.

150. Liseykina T., Mulser P., Murakami M. Collisionless absorption, hot electron generation, and energy scaling in intense laser-target interaction // Phys. Plasmas. 2015. Vol. 22, № 3.

151. Nagel S.R. et al. Electron acceleration from the interaction of Vulcan 100TW laser with Au foils and its dependence on laser polarisation // Cent. laser Facil. Annu. Rep. 2008. P. 45-48.

152. Zeil K. et al. Direct observation of prompt pre-thermal laser ion sheath acceleration // Nat. Commun. 2012. Vol. 3.

153. Varanavicius A. et al. Hard x-ray radiation yield from a dense plasma as a function of the wavelength of the heating ultrashort laser pulse // Quantum Electron. 2000. Vol.

30, № 6. P. 523-528.

154. Neumayer P. et al. The role of hot electron refluxing in laser-generated K -alpha sources // Phys. Plasmas. 2010. Vol. 17, № 10.

155. Zigler A. et al. Point radiographic source characterization // J. Appl. Phys. American Institute of Physics, 1987. Vol. 62, № 5. P. 1671-1674.

156. Giulietti D., Gizzi L.A. X-Ray Emission from Laser Produced Plasmas // Riv. Del Nuovo Cim. 1998. Vol. 21, № 1. P. 1-93.

157. Förster E., Gäbel K., Uschmann I. X-ray microscopy of laser-produced plasmas with the use of bent crystals // Laser Part. Beams. 2009/03/01. Cambridge University Press, 1991. Vol. 9, № 1. P. 135-148.

158. Ceglio N.M. X-ray optics for X-ray laser research applications // Laser Part. Beams. 2009/03/01. Cambridge University Press, 1991. Vol. 9, № 1. P. 71-90.

159. Fujioka S. et al. Monochromatic x-ray radiography for areal-density measurement of inertial fusion energy fuel in fast ignition experiment // Review of Scientific Instruments. 2010. Vol. 81, № 10.

160. Benuzzi-Mounaix A. et al. Density measurement of low- Z shocked material from monochromatic x-ray two-dimensional images // Phys. Rev. E - Stat. Nonlinear, Soft Matter Phys. 2008. Vol. 77, № 4.

161. Goetz K. et al. Focusing crystal mirrors for X-ray diagnostics of laser-produced plasma // J. Sov. Laser Res. 1990. Vol. 11, № 4. P. 321-342.

162. Do A. et al. High-resolution quasi-monochromatic X-ray imaging using a Fresnel phase zone plate and a multilayer mirror // Rev. Sci. Instrum. 2017. Vol. 88, № 1.

163. Krol A. et al. Laser-based microfocused x-ray source for mammography: feasibility study // Med. Phys. 1997. Vol. 24, № 5. P. 725-732.

164. Park H.S. et al. High-resolution 17-75 keV backlighters for high energy density experiments // Phys. Plasmas. 2008. Vol. 15, № 7.

165. Park H.S. et al. High-energy Ka radiography using high-intensity, short-pulse lasers // Physics of Plasmas. 2006. Vol. 13, № 5.

166. Rakvongthai Y. et al. Spectral CT using multiple balanced K-edge filters // IEEE

Trans. Med. Imaging. 2015. Vol. 34, № 3. P. 740-747.

167. Park H.-S. et al. Laboratory astrophysical collisionless shock experiments on Omega and NIF // J. Phys. Conf. Ser. 2016. Vol. 688. P. 12084.

168. Warner B. Cataclysmic variable stars. // Cambridge Astrophys. Ser. 1995. Vol. 28.

169. Falize É., Michaut C., Bouquet S. Similarity properties and scaling laws of radiation hydrodynamic flows in laboratory astrophysics // Astrophys. J. 2011. Vol. 730, № 2.

170. Cross J.E., Reville B., Gregori G. Scaling of magneto-quantum-radiative hydrodynamic equations: From laser-produced plasmas to astrophysics // Astrophys. J. 2014. Vol. 795, № 1.

171. Falize É. et al. The scalability of the accretion column in magnetic cataclysmic variables: The POLAR project // Astrophys. Space Sci. 2011. Vol. 336, № 1. P. 8185.

172. Krauland C.M. et al. Radiative reverse shock laser experiments relevant to accretion processes in cataclysmic variables // Phys. Plasmas. 2013. Vol. 20, № 5.

173. Krauland C.M. et al. Reverse radiative shock laser experiments relevant to accreting stream-disk impact in interacting binaries // Astrophys. J. Lett. 2013. Vol. 762, № 1.

174. Falize É. et al. High-energy density laboratory astrophysics studies of accretion shocks in magnetic cataclysmic variables // High Energy Density Phys. 2012. Vol. 8, № 1. P. 1-4.

175. Falize E., Dizière A., Loupias B. Invariance concepts and scalability of two-temperature astrophysical radiating fluids // Astrophys. Space Sci. 2011. Vol. 336, № 1. P. 201-205.

176. Dubey A., Reid L.B., Fisher R. Introduction to FLASH 3.0, with application to supersonic turbulence // Phys. Scr. 2008. Vol. T132. P. 14046.

Список сокращений

А.е. - астрономическая единица

БК - белый карлик

ГГГ - Гадолиний-галлиевый гранат

ИР - источник рентгеновского излучения

ИТС - инерциальный термоядерный синтез

КН - неустойчивость Кельвина-Гельмгольца

МГД - магнитогидродинамика

МЗ - молодая звезда

ПЗС - прибор с зарядовой связью

ПВХ - поливинилхлорид

УФ - ультрафиолет

ФСЛ - фотостимулированная люминесценция

ФСПР - фокусирующий спектрометр с пространственным разрешением

ASE - усиленное спонтанное излучение (англ. amplified spontaneous emission)

CPA - метода усиления чирпированных импульсов (англ. chirped pulse amplification)

CTTS -классическая звезда типа Т Тельца (англ. classical T Tauri star)

ELFIE - Лазерное оборудование высокой интенсивности и энергии (фр. Equipement Laser de Forte Intensité et Energie)

HEDP -Физика высоких плотностей энергий (англ. High Energy Density Physics) HH - объект Хербига-Аро

IP - флуоресцентная пластина (англ. image plate).

FWHM - полная ширина на полувысоте (англ. full width at half maximum) LPI - количество линий на дюйм (англ. lines per inch) LTE -частичное термодинамическое равновесие

LULI - лаборатория мощных лазеров (фр. Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses)

SOP - оптическая пирометрия (англ. Streaked optical pyrometry) TCC - мишенный центр вакуумной камеры (англ. target chamber center)