Kurzfassung
Freie Elektronenlaser im Röntgenbereich sind mächtige Werkzeuge zur Untersuchung mäßig bis stark korrelierter niedrig-Temperatur Plasmen mit Festkörperdichte, sogenannter warmer dichter Materie. Diese Plasmen sind von größtem Interesse für Bereiche der Astrophysik sowie der Laser-Plasma-Wechselwirkung und insbesondere der Trägheitsfusion. Diese Arbeit nutzt die ultrakurzen Röntgenpulse und die hohe Brillanz des freie Elektronenlasers in Hamburg, FLASH, um warme dichte Materie zu generieren und die darin stattfindenden ultraschnellen Vorgänge zu untersuchen. Die verwendeten Methoden sind Absorptionsmessung, Emissionsspektroskopie und Thomson Streuung. Radiative Hydrodynamiksimulationen und Thomson Streuprogramme werden angewandt, um den Einfluß von Temperatur- und Dichtegradienten in der Probe auf das Streuspektrum zu untersuchen und um die experimentellen Daten anzufitten. Durch die Messungen entsteht ein umfassendes Bild der Interaktion zwischen der weichen Röntgenstrahlung und warmer dichter Materie. Im Detail geben sie Einblicke in die ultraschnellen Gleichgewichts- und Entspannungsmechanismen, speziell der Stoßionisierung und radiativer Rekombination.
Kurzfassung
Summary
X-ray free electron lasers are powerful tools to investigate moderately to strongly correlated solid density low temperature plasmas, named warm dense matter. These plasmas are of most interest for astrophysics and laser plasma interaction, particularly inertial confinement fusion. This work utilizes the ultrashort soft x-ray pulse duration and high brilliance of the free electron laser in Hamburg, FLASH, to generate warm dense matter and to study its ultrafast processes. The techniques applied are absorption measurement, emission spectroscopy and Thomson scattering. Radiative hydrodynamics and Thomson scattering simulations are used to investigate the impact of temperature and density gradients in the sample and to fit the experimental data. The measurements result in a comprehensive picture of soft x-ray matter interaction related to warm dense matter and yield insight into ultrafast equilibration and relaxation mechanisms, in particular impact ionization and radiative recombination.