高温・高密度プラズマ中のK殻X線スペクトル形状解析コードの開発

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本考研究では、X線レーザーへの応用を目標として、レーザー生成Alプラズマ中における水素様AlのLyman-α線のスペクトル形状を考慮したエスケーププロバビリティ計算コードを開発を行った。今回対象としたプラズマは、強度10^<15>W/cm^2以上、パルス幅10ps以下のレーザー光を固体ターゲット上に線状集光することによって生成し、電子密度は10^<18-22>1/cm^3、温度は100-1000eV程度の範囲にある。このプラズマ中では、H様やHe様イオンの共鳴線のライントラッピングがイオンの価数分布、ポピュレーションに大きな影響を与える。特にH様イオンのBalmer-α線をレーザー遷移として用いるX線レーザーへの応用では、Lyman-α線のトラッピングは重要である。この条件下でのAlのLyman-α線のスペクトルは、2重線(1s_<1/2>-2p_<1/2>および1s_<1/2>-2p_<3/2>)の分裂が5mÅ、Doppler広がりによるスペクトル広がりが数mÅであるのに対して、プラズマが急激に膨張することによる10mÅ以上のDopplerシフトを持つことが特徴である。従来はプラズマ中の各位置におけるLyman-α線の中心波長でのエスケーププロバビリティを計算していたが、計算を波長依存で行うように改良したところ、X線レーザーの利得媒質として典型的な条件でエスケーププロバビリティの30%程度の増加が得られた。この改良により、プラズマの温度、密度、ポピュレーションの空間分布とスペクトル線の形状の双方を考慮したエスケーププロバビリティの計算が可能になり、X線レーザーの特性のより実際的な評価が可能になった。