利用飞秒激光脉冲的重离子加速
等离子体物理
2015-11-25 v1
摘要
介绍了由短脉冲激光辐照的超薄(<200 nm)金箔产生重离子加速的理论研究。利用二维粒子在胞模拟，考察了激光子弹的时间演化历史，以深入理解激光能量沉积与离子加速过程。对于强度 、持续时间32 fs、焦斑尺寸5 mkm、能量27焦耳的激光脉冲，从20 nm箔计算得到的反射、透射与耦合系数分别为80%、5%和15%。转化为金离子的转换效率为8%。已识别出两束高度准直的反向传播离子束。前向加速的金离子具有平均和最大荷质比分别为0.25和0.3，最大归一化能量25 MeV/核子以及通量 。采用解析模型确定了适于在辐射压加速机制下加速金离子的箔厚度范围，以及靶法线鞘层加速机制的起始。数值模拟与解析模型指出了阻碍重离子加速的至少四个技术挑战：低荷质比、可加速离子数量有限、延迟加速以及等离子体的高反射率。最后，通过分析参与物种间的能量吸收与分配以及转换效率、最大能量和通量随激光强度的标度律，在一种替代方法中确定了适于重离子加速的机制。
引用
@article{arxiv.1511.07518,
title = {Heavy ion acceleration using femtosecond laser pulses},
author = {G. M. Petrov and C. McGuffey and A. G. R. Thomas and K. Krushelnick and F. N. Beg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.07518},
year = {2015}
}