High Power Laser Science and Engineering, Volume. 12, Issue 5, 05000e57(2024)

Real-time bremsstrahlung detector as a monitoring tool for laser–plasma proton acceleration

Valeria Istokskaia1...2,*, Benoit Lefebvre1, Roberto Versaci1, Dragana B. Dreghici3, Domenico Doria3, Filip Grepl1,2, Veronika Olšovcová1, Francesco Schillaci1, Stanislav Stanček1,4, Maksym Tryus1, Andriy Velyhan1, Daniele Margarone1,5 and Lorenzo Giuffrida1 |Show fewer author(s)
Author Affiliations
  • 1ELI Beamlines Facility, The Extreme Light Infrastructure ERIC, Dolní Břežany, Czech Republic
  • 2Czech Technical University in Prague, Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Prague, Czech Republic
  • 3Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics (ELI-NP), Horia Hulubei National Institute for Physics and Nuclear Engineering, Bucharest, Romania
  • 4Joint Laboratory of Optics of Palacky University & Institute of Physics of Academy of Sciences of the Czech Republic, Faculty of Science, Palacky University, Olomouc, Czech Republic
  • 5Centre for Plasma Physics, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Belfast, UK
  • show less
    References(60)

    [1] S. C. Wilks, A. B. Langdon, T. E. Cowan, M. Roth, M. Singh, S. Hatchett, M. H. Key, D. Pennington, A. MacKinnon, R. A. Snavely. Phys. Plasmas, 8, 542(2001).

    [2] A. Macchi, M. Borghesi, M. Passoni. Rev. Mod. Phys., 85, 751(2013).

    [3] A. Higginson, R. J. Gray, M. King, R. J. Dance, S. D. R. Williamson, N. M. H. Butler, R. Wilson, R. Capdessus, C. Armstrong, J. S. Green, S. J. Hawkes, P. Martin, W. Q. Wei, S. R. Mirfayzi, X. H. Yuan, S. Kar, M. Borghesi, R. J. Clarke, D. Neely, P. McKenna. Nat. Commun., 9, 724(2018).

    [4] C. Gahn, G. Pretzler, A. Saemann, G. D. Tsakiris, K. J. Witte, D. Gassmann, T. Schätz, U. Schramm, P. Thirolf, D. Habs. Appl. Phys. Lett., 73, 3662(1998).

    [5] S. P. Hatchett, C. G. Brown, T. E. Cowan, E. A. Henry, J. S. Johnson, M. H. Key, J. A. Koch, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, A. J. Mackinnon, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. W. Phillips, M. Roth, T. C. Sangster, M. S. Singh, R. A. Snavely, M. A. Stoyer, S. C. Wilks, K. Yasuike. Phys. Plasmas, 7, 2076(2000).

    [6] C. Zulick, B. Hou, F. Dollar, A. Maksimchuk, J. Nees, A. G. R. Thomas, Z. Zhao, K. Krushelnick. New J. Phys., 15, 123038(2013).

    [7] H. Sawada, Y. Sentoku, A. Bass, B. Griffin, R. Pandit, F. Beg, H. Chen, H. McLean, A. J. Link, P. K. Patel, Y. Ping. J. Phys. B, 48, 224008(2015).

    [8] O. N. Rosmej, Z. Samsonova, S. Höfer, D. Kartashov, C. Arda, D. Khaghani, A. Schoenlein, S. Zähter, A. Hoffmann, R. Loetzsch, I. Uschmann, M. E. Povarnitsyn, N. E. Andreev, L. P. Pugachev, M. C. Kaluza, C. Spielmann. Phys. Plasmas, 25, 083103(2018).

    [9] A. C. L. Fontaine, C. Courtois, E. Lefebvre. Phys. Plasmas, 19, 023104(2012).

    [10] P. GibbonShort Pulse Laser Interactions with Matter: An Introduction. , (World Scientific, ).(2005).

    [11] J. Vyskočil, O. Klimo, S. Weber. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 05401(2018).

    [12] F. Wan, C. Lv, M. Jia, H. Sang, B. Xie. Eur. Phys. J. D, 71, 236(2017).

    [13] F. Kroll, F.-E. Brack, C. Bernert, S. Bock, E. Bodenstein, K. Brüchner, T. E. Cowan, L. Gaus, R. Gebhardt, U. Helbig, L. Karsch, T. Kluge, S. Kraft, M. Krause, E. Lessmann, U. Masood, S. Meister, J. Metzkes-Ng, A. Nossula, J. Pawelke, J. Pietzsch, T. Püschel, M. Reimold, M. Rehwald, C. Richter, H.-P. Schlenvoigt, U. Schramm, M. E. P. Umlandt, T. Ziegler, K. Zeil, E. Beyreuther. Nat. Phys., 18, 315(2022).

    [14] D. Doria, M. O. Cernaianu, P. Ghenuche, D. Stutman, K. A. Tanaka, C. Ticos, C. A. Ur. J. Instrum., 15, C09053(2020).

    [15] F. Schillaci, L. Giuffrida, M. Tryus, F. Grepl, S. Stancek, A. Velyhan, V. Istokskaia, T. Levato, G. Petringa, G. A. P. Cirrone, J. Cupal, L. Koubiková, D. Peceli, J. A. Jarboe, T. de Castro Silva, M. Cuhra, T. Chagovets, V. Kantarelou, M. Tosca, V. Ivanyan, M. G. Žáková, J. Psikal, R. Truneček, A. Cimmino, R. Versaci, V. Olšovcová, D. Kramer, P. Bakule, J. Ridky, G. Korn, B. Rus, D. Margarone. Quantum Beam Sci., 6, 30(2022).

    [16] S. V. Bulanov, V. Khoroshkov. Plasma Phys. Rep., 28, 453(2020).

    [17] S. Yogo, T. Maeda, T. Hori, H. Sakaki, K. Ogura, M. Nishiuchi, A. Sagisaka, H. Kiriyama, H. Okada, S. Kanazawa, T. Shimomura, Y. Nakai, M. Tanoue, F. Sasao, P. R. Bolton, M. Murakami, T. Nomura, S. Kawanishi, K. Kondo. Appl. Phys. Lett., 98, 053701(2011).

    [18] G. Pappalardo, A. Esposito, G. A. Cirrone, G. Cuttone, S. Garraffo, L. Pappalardo, F. Rizzo, F. P. Romano, S. Russo. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B, 266, 2286(2008).

    [19] L. Giuffrida, F. Belloni, D. Margarone, G. Petringa, G. Milluzzo, V. Scuderi, A. Velyhan, M. Rosinski, A. Picciotto, M. Kucharik, J. Dostál, R. Dudžák, J. Krása, V. Istokskaia, R. Catalano, S. Tudisco, C. Verona, K. Jungwirth, P. Bellutti, G. Korn, G. A. P. Cirrone. Phys. Rev., 28, 013204(2020).

    [20] D. Margarone, G. A. P. Cirrone, G. Cuttone, A. Amico, L. Andò, M. Borghesi, S. S. Bulanov, S. V. Bulanov, D. Chatain, A. Fajstavr, L. Giuffrida, F. Grepl, S. Kar, J. Krasa, D. Kramer, G. Larosa, R. Leanza, T. Levato, M. Maggiore, L. Manti, G. Milluzzo, B. Odlozilik, V. Olsovcova, J.-P. Perin, J. Pipek, J. Psikal, G. Petringa, J. Ridky, F. Romano, B. Rus, A. Russo, F. Schillaci, V. Scuderi, A. Velyhan, R. Versaci, T. Wiste, M. Zakova, G. Korn. Quantum Beam Sci., 2, 8(2018).

    [21] G. Cirrone, G. Petringa, R. Catalano, F. Schillaci, L. Allegra, A. Amato, R. Avolio, M. Costa, G. Cuttone, A. Fajstavr, G. Gallo, L. Giuffrida, M. Guarrera, G. Korn, G. Larosa, R. Leanza, E. L. Vecchio, G. Messina, G. Milluzzo, V. Olšovcová, S. Pulvirenti, J. Pipek, F. Romano, D. Rizzo, A. D. Russo, S. Salamone, V. Scuderi, A. Velyhan, S. Vinciguerra, M. G. Žáková, E. Zappalà, D. Margarone. Front. Phys., 8, 564907(2020).

    [23] C. Chen, A. J. Mackinnon, F. N. Beg, H. Chen, M. H. Key, J. A. King, A. Link, A. G. MacPhee, P. K. Patel, M. Porkolab, R. B. Stephens, L. D. VanWoerkom, K. U. Akli, R. R. Freeman. Rev. Sci. Instrum., 79, 10E305(2008).

    [24] A. Hannasch, A. L. Garcia, M. LaBerge, R. Zgadzaj, A. Köhler, J. P. C. Cabadağ, O. Zarini, T. Kurz, A. Ferrari, M. Molodtsova, L. Naumann, T. E. Cowan, U. Schramm, A. Irman, M. C. Downer. Sci. Rep., 11, 14368(2021).

    [25] P. Koester, F. Baffigi, G. Cristoforetti, L. Labate, L. A. Gizzi, S. Baton, M. Koenig, A. Colaïtis, D. Batani, A. Casner, D. Raffestin, A. Tentori, J. Trela, C. Rousseaux, G. Boutoux, S. Brygoo, L. Jacquet, C. Reverdin, E. Le Bel, L. Le-Derof, W. Theobald, K. Shigemori. Rev. Sci. Instrum., 92, 013501(2021).

    [26] D. R. Rusby, C. D. Armstrong, C. M. Brenner, R. J. Clarke, P. McKenna, D. Neely. Rev. Sci. Instrum., 89, 073502(2018).

    [27] K. T. Behm, J. M. Cole, A. S. Joglekar, E. Gerstmayr, J. C. Wood, C. D. Baird, T. G. Blackburn, M. Duff, C. Harvey, A. Ilderton, S. Kuschel, S. P. D. Mangles, M. Marklund, P. McKenna, C. D. Murphy, Z. Najmudin, K. Poder, C. P. Ridgers, G. Sarri, G. M. Samarin, D. Symes, J. Warwick, M. Zepf, K. Krushelnick, A. G. R. Thomas. Rev. Sci. Instrum., 89, 113303(2018).

    [28] C. D. Armstrong, D. Neely, D. Kumar, P. McKenna, R. J. Gray, A. S. Pirozhkov. Rev. Sci. Instrum., 92, 113102(2021).

    [29] V. Istokskaia, V. Stránský, L. Giuffrida, R. Versaci, F. Grepl, M. Tryus, A. Velyhan, R. Dudžák, J. Krása, M. Krupka, S. Singh, D. Neely, V. Olšovcová, D. Margarone. J. Instrum., 16, T02006(2021).

    [30] D. Margarone, J. Krása, L. Giuffrida, A. Picciotto, L. Torrisi, T. Nowak, P. Musumeci, A. Velyhan, J. Prokůpek, L. Láska, T. Mocek, J. Ullschmied, B. Rus. J. Appl. Phys., 109, 103302(2011).

    [31] P. Bolton, M. Borghesi, C. Brenner, D.C. Carroll, C. De Martinis, F. Fiorini, A. Flacco, V. Floquet, J. Fuchs, P. Gallegos, D. Giove, J. S. Green, S. Green, B. Jones, D. Kirby, P. McKenna, D. Neely, F. Nuesslin, R. Prasad, S. Reinhardt, M. Roth, U. Schramm, G. G. Scott, S. Ter-Avetisyan, M. Tolley, G. Turchetti, J. J. Wilkens. Phys. Med., 30, 255(2014).

    [32] P. Tchórz, M. Szymański, M. Rosiński, T. Chodukowski, S. Borodziuk. Nukleonika, 68, 29(2022).

    [33] D. Wu, W. Yu, Y. T. Zhao, S. Fritzsche, X. T. He. Matter Radiat. Extremes, 3, 293(2018).

    [35] E. Sistrunk, T. Spinka, A. Bayramian, S. Betts, R. Bopp, S. Buck, K. Charron, J. Cupal, R. Deri, M. Drouin, A. Erlandson, E. S. Fulkerson, J. Horner, J. Horacek, J. Jarboe, K. Kasl, D. Kim, E. Koh, L. Koubikova, R. Lanning, W. Maranville, C. Marshall, D. Mason, J. Menapace, P. Miller, P. Mazurek, A. Naylon, J. Novak, D. Peceli, P. Rosso, K. Schaffers, D. Smith, J. Stanley, R. Steele, S. Telford, J. Thoma, D. VanBlarcom, J. Weiss, P. Wegner, B. Rus, C. HaefnerCLEO: Science and Innovations. , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , and , in (Optica Publishing Group, ), paper STh1L.2.(2017).

    [36] T. Chagovets, S. Stanček, L. Giuffrida, A. Velyhan, M. Tryus, F. Grepl, V. Istokskaia, V. Kantarelou, T. Wiste, J. C. H. Martin, F. Schillaci, D. Margarone. Appl. Sci., 11, 1680(2021).

    [37] L. G. Huang, M. Molodtsova, A. Ferrari, A. L. Garcia, T. Toncian, T. E. Cowan. Phys. Plasmas, 29, 023102(2022).

    [38] V. Stránský, V. Istokskaia, R. Versaci, L. Giuffrida, A. Cimmino, D. Margarone, V. Olšovcová. J. Instrum., 16, P08060(2021).

    [40] G. Battistoni, T. T. Boehlen, F. Cerutti, P. W. Chin, L. S. Esposito, A. Fasso, A. Ferrari, A. Lechner, A. Empl, A. Mairani, A. Mereghetti, P. G. Ortega, J. Ranft, S. Roesler, P. Sala, V. Vlachoudis, G. Smirnov. Ann. Nucl. Energy, 82, 10(2015).

    [41] C. Ahdida, D. Bozzato, D. Calzolari, F. Cerutti, N. Charitonidis, A. Cimmino, A. Coronetti, G. L. D’Alessandro, A. D. Servelle, L. S. Esposito, R. Froeschl, R. G. Alía, A. Gerbershagen, S. Gilardoni, D. Horváth, G. Hugo, A. Infantino, V. Kouskoura, A. Lechner, B. L. G. Lerner, M. Magistris, A. Manousos, G. Moryc, F. O. Ruiz, F. Pozzi, D. Prelipcean, S. Roesler, R. Rossi, M. S. Gilarte, F. S. Pujol, P. Schoofs, V. Stránský, C. Theis, A. Tsinganis, R. Versaci, V. Vlachoudis, A. Waets, M. Widorski. Front. Phys., 9, 788253(2022).

    [42] V. VlachoudisProceedings of International Conference on on Mathematics, Computational Methods & Reactor Physics. , in (Saratoga Springs, ), p. 790.(2009).

    [43] A. L. Garcia, A. Hannasch, M. Molodtsova, A. Ferrari, J. P. C. Cadabağ, M. C. Downer, A. Irman, S. D. Kraft, J. Metzkes-Ng, L. Naumann, I. Prencipe, U. Schramm, K. Zeil, R. Zgadzaj, T. Ziegler, T. E. Cowan. Rev. Sci. Instrum., 93, 043102(2022).

    [44] A. Döpp, C. Eberle, S. Howard, F. Irshad, J. Lin, M. Streeter. High Power Laser Sci. Eng., 11, e55(2023).

    [45] B. Ying, F. Machalett, V. Huth, M. Kübel, A. M. Sayler, T. Stöhlker, G. G. Paulus, P. Wustelt. J. Phys. B, 54, 174002(2021).

    [46] S. Ter-Avetisyan, P. K. Singh, K. F. Kakolee, H. Ahmed, T. W. Jeong, C. Scullion, P. Hadjisolomou, M. Borghesi, V. Y. Bychenkov. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 909, 156(2018).

    [47] B. Loughran, M. J. V. Streeter, H. Ahmed, S. Astbury, M. Balcazar, M. Borghesi, N. Bourgeois, C. B. Curry, S. J. D. Dann, S. DiIorio, N. P. Dover, T. Dzelzainis, O. C. Ettlinger, M. Gauthier, L. Giuffrida, G. D. Glenn, S. H. Glenzer, J. S. Green, R. J. Gray, G. S. Hicks, C. Hyland, V. Istokskaia, M. King, D. Margarone, O. McCusker, P. McKenna, Z. Najmudin, C. Parisuaña, P. Parsons, C. Spindloe, D. R. Symes, A. G. R. Thomas, F. Treffert, N. Xu, C. A. J. Palmer. High Power Laser Sci. Eng., 11, e35(2023).

    [48] P. Hadjisolomou, I. P. Tsygvintsev, P. Sasorov, V. Gasilov, G. Korn, S. V. Bulanov. Phys. Plasmas, 27, 013107(2020).

    [49] D. Batani, R. Jafer, R. Redaelli, R. Dezulian, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, K. Osvay, C.-G. Wahlström, D. C. Carroll, P. McKenna. Radiat. Effects Defects Solids, 165, 794(2010).

    [50] S. C. Wilks, W. L. Kruer, M. Tabak, A. B. Langdon. Phys. Rev. Lett., 69, 1383(1992).

    [51] F. N. Beg, A. R. Bell, A. E. Dangor, C. N. Danson, A. P. Fews, M. E. Glinsky, B. A. Hammel, P. Lee, P. A. Norreys, M. Tatarakis. Phys. Plasmas, 4, 447(1997).

    [52] A. J. Kemp, Y. Sentoku, V. Sotnikov, S. C. Wilks. Phys. Rev. Lett., 97, 235001(2006).

    [53] J. Myatt, W. Theobald, J. A. Delettrez, C. Stoeckl, M. Storm, T. C. Sangster, A. V. Maximov, R. W. Short. Phys. Plasmas, 14, 056301(2007).

    [54] B. Borm, D. Khaghani, P. Neumayer. Phys. Plasmas, 26, 023109(2019).

    [55] F. Wagner, C. Brabetz, O. Deppert, M. Roth, T. Stöhlker, A. Tauschwitz, A. Tebartz, B. Zielbauer, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., 4, e45(2016).

    [56] C. D. Armstrong, C. M. Brenner, E. Zemaityte, G. G. Scott, D. R. Rusby, G. Liao, H. Liu, Y. Li, Z. Zhang, Y. Zhang, B. Zhu, P. Bradford, N. C. Woolsey, P. Oliveira, C. Spindloe, W. Wang, P. McKenna, D. Neely. Plasma Phys. Control. Fusion, 61, 034001(2019).

    [57] T. Liseykina, P. Mulser, M. Murakami. Phys. Plasmas, 22, 033302(2015).

    [58] I. Prencipe, J. Metzkes-Ng, A. Pazzaglia, C. Bernert, D. Dellasega, L. Fedeli, A. Formenti, M. Garten, T. Kluge, S. Kraft. New J. Phys., 23, 093015(2021).

    [59] M. Passoni, M. Lontano. Phys. Rev. Lett., 101, 115001(2008).

    [60] J. Fuchs, P. Antici, E. d’Humières, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, M. Kaluza, V. Malka, M. Manclossi, S. Meyroneinc, P. Mora, J. Schreiber, T. Toncian, H. Pépin, P. Audebert. Nat. Phys., 2, 48(2006).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Valeria Istokskaia, Benoit Lefebvre, Roberto Versaci, Dragana B. Dreghici, Domenico Doria, Filip Grepl, Veronika Olšovcová, Francesco Schillaci, Stanislav Stanček, Maksym Tryus, Andriy Velyhan, Daniele Margarone, Lorenzo Giuffrida. Real-time bremsstrahlung detector as a monitoring tool for laser–plasma proton acceleration[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(5): 05000e57

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Feb. 4, 2024

    Accepted: Jun. 10, 2024

    Published Online: Oct. 30, 2024

    The Author Email: Valeria Istokskaia (Valeriia.Istokskaia@eli-beams.eu)

    DOI:10.1017/hpl.2024.38

    CSTR:32185.14.hpl.2024.38

    Topics