激光等离子体离子加快在过去13年里引发了普遍的注目,这是因为其在慢点燃、医疗、核物理和粒子物理等领域皆有潜在应用于价值。本文总结了激光等离子体加快离子的方案,主要阐述了近期的一些实验结果及涉及的理论工作,主要还包括利用较短脉冲的电子激光靶后法线壳层加快机制加快,以及结构靶和电磁辐射力加快以及无撞击冲击波加快。 靶后壳层加快机制(TNSA) 靶后壳层加快机制(TNSA)是液体靶(厚度为0.1~10m)离子加快的基本机制,靶前分解的高能超强热电子在经过靶后时,在靶后壳层产生加快电场并加快质子。
因此,质子仅次于能量和切换效率与超强热电子的加快与传输密切相关。使用凸探讨的方法将温斑尺寸超过量级,脉长几十飞秒,焦耳量级的激光脉冲,可取得探讨强度10^21W/cm2。定义质子累计能量为co,对应密度为nco=np(co),其中np为单位能量和立体角内质子数目。目前所有的质子能谱皆可以由指数定标函数np-exp(-/Tp)。
如图1(a)右图,随着脉冲能量的快速增长,co与Tp呈现出快速增长趋势。图1(b),(c)表明了焦斑半低仅有长内的能量与co和Tp的函数关系。
图1(b),(c)指出Eco与Tp与脉冲能量粗略测量成正比关系,对靶厚度的倚赖趋势不显著。 Passoni[Phys.Plasmas,20,060701(2013)]等最近优化了模型,由此加快梯度对靶的厚度以及能量皆涉及,图1中数据确认了该模型的可靠性。此外,由于目前TNSA模型的分析都是一维的,多维效应不能在PIC代码中进行研究。
高对比度激光脉冲可必要与具备纳米和微米精细结构的表面相互作用产生质子,SLIC上实验结果[Phys.Rev.Lett.111,185001(2013)]指出光栅靶对co有快速增长起到。图2右图为光栅靶co对角度倚赖的函数关系,激光探讨能量为0.3J,功率超过2.510^19W/cm2。仅次于增益坐落于光栅唤起表面等离子体波的共振角。
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