Elargissement des raies X hydrogénoïdes émises par un plasma produit par laser

Broadening of hydrogenic X rays emitted by a laser-produced plasma

Laboratoire de Spectroscopie Atomique des Plasmas, D.R.P., (L.A. C.N.R.S. n° 71), Université P. et M. Curie 4, place Jussieu, F 75230 Paris cedex 05, France. G.R.E.C.O. Interaction Laser-Matière du C.N.R.S., Ecole Polytechnique, F 91120 Palaiseau, France.

Résumé

Cette étude est consacrée à l’élargissement des raies X hydrogénoïdes émises par les plasmas obtenus par impact ou implosion Laser. En plus des processus d’élargissement traditionnels dus aux composantes de haute et basse fréquence du micro-champ électrique nous avons examiné l’influence du champ magnétique autogénéré [math] qui est corrélé à l’effet Doppler par le champ électrique motionnel [math].

Concernant l’interaction entre les électrons du plasma avec les ions rayonnants à grand nombre de charge Z_E, nous avons montré que la courbure des trajectoires électroniques doit être prise en compte dans le calcul de l’opérateur d’élargissement. Elle a pour effet de diminuer appréciablement la contribution de l’interaction dipolaire et d’amplifier considérablement celle provenant des interactions multipolaires d’ordre supérieur. Comme conséquence particulière, nous avons trouvé pour la largeur à mi-hauteur des raies Lyman-α des valeurs dix fois plus importantes que celles qui sont basées sur l’approximation dipolaire couramment utilisée.

Par ailleurs, l’étude des raies émises par la couche critique du plasma montre que l’influence du champ magnétique autogénéré est importante. Principalement, elle consiste à polariseras profils spectraux et y introduire une dépendance sensible vis à vis de la direction d’observation [math]. En particulier, les profils observés parallèlement au champ magnétique [math] présente un creux profond dont il est nécessaire de tenir compte dans une étude quantitative des propriétés d’absorption de la raie.

Abstract

This study is devoted to X-rays broadened by Laser impact or implosion. In addition to usual broadening processes due to the high and low components of plasma microfïeld, we have examined the influence of the self- generated magnetic field [math] which is correlated to the Doppler effect by the motional electric field [math].

Concerning the interaction between plasma electrons and radiating ions with high charge number Z_E, it is shown that the curvature of electron trajectories must be taken into account in the broadening operator calculation. The influence of this curvature consists in reducing appreciably the contribution of dipolar interaction and enhancing largely the contribution of multipolar interactions with higher order. As a particular consequence on the half-width of Lyman-α lines we have found values ten times larger than those obtained from the usual dipolar approximation.

In the other hand, spectral lines emitted from the plasma critical region exhibit a strong self-gene- rated magnetic field effect. Principally, it consists in polarizing the spectral profiles and introducing a large dependence with respect to the observation direction [math]. Particularly, profiles observed in the direction parallel to the magnetic field exhibit a deep central minimum which must be taken into account in a quantitative study of the line absorption properties.