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Fabrication of micrometre-sized periodic gratings in free-standing metallic foils for laser-plasma experiments

High Power laser Science and Engineering 2022年第1期10卷 17-31页

作者： C.C.Gheorghiu M.Cerchez E.Aktan R.Prasad F.Yilmaz N.Yilmaz D.Popa O.Willi V.Leca Extreme Light Infrastructure-Nuclear Physics Horia Hulubei National Institute for Physics and Nuclear Engineering077125 MagureleRomania Institut fur laser-und Plasmaphysik Heinrich-Heine-Universitat40225 DiisseldorfGermany

Engineered targets are expected to play a key role in future high-power laser experiments calling for joined, extensive knowledge in materials properties, engineering techniques and plasma physics. In this work, we propose a novel patterning procedure of self-supported 10 μm thick Au and Cu foils for obtaining micrometre-sized periodic gratings as targets for high-power laser applications. Accessible techniques were considered, by using cold rolling, electronbeam lithography and the Ar-ion milling process. The developed patterning procedure allows efficient control of the grating and foil surface on large area. targets consisting of patterned regions of 450 μm × 450 μm, with 2 μm periodic gratings, were prepared on 25 mm × 25 mm Au and Cu free-standing foils, and preliminary investigations of the microtargets interacting with an ultrashort, relativistic laser pulse were performed. These test experiments demonstrated that,in certain conditions, the micro-gratings show enhanced laser energy absorption and higher efficiency in accelerating charge particle beams compared with planar thin foils of similar thickness.

关键词： laser driven plasmas on structured targets metallic foils micro-grating patterned targets

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