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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 203 毫秒
1.
研究了激光辐射压驱动的两级质子加速的相关问题。当超短超强激光脉冲与处在背景等离子体前方的薄固体平靶相互作用时,在固体靶后部形成一个电子层-离子层组成的双层结构。在激光的不断推进下,双层结构在背景等离子体里以一定速度传播,可以看成运动在背景等离子体中的电场。这样,在背景等离子体中的质子被这个运动电场捕获并能加速到很高的能量。通过二维PIC模拟方法和理论分析研究了质子加速的相关问题。研究结果表明,被加速质子的最大能量达到20GeV。  相似文献   

2.
基于神光Ⅱ升级装置激光条件,利用流体程序、粒子模拟程序和Fokker-Placnck程序,模拟研究质子快点火中所需质子束的品质以及产生所需质子束的激光条件.首先根据快点火靶的条件,利用Fokker-Planck方程模拟快点火所需的质子束的能量范围,模拟表明当背景等离子密度为300 g/cm3时,能量为7—12 MeV的质子束适合点火;当背景等离子体密度为400 g/cm3时,能量为8—18 MeV的质子束适合点火.再根据神光Ⅱ升级装置实验条件研究质子束所需的激光参数,通过利用粒子模拟程序,结合流体程序给出的预等离子体,分别模拟研究了加预等离子体和不加预等离子体两种情况下的质子加速,在有预等离子体时得到的质子束最大能量约为22 MeV,没有预等离子体时得到的质子束最大能量为17.5 MeV,具体分析了两种情况下质子加速的物理机制,其结果跟等离子体自由膨胀模型结果符合得很好.  相似文献   

3.
为了探索飞秒激光与固体靶相互作用中高能质子的产生和加速机制,在超短超强激光装置“SILEX-I”上进行了飞秒激光与平面固体薄膜Cu靶的相互作用中高能质子空间分布、能谱和产额的实验研究。实验采用固体核径迹探测器CR39和Thomson离子谱仪相结合的方式,在固体靶背表面法线方向测量了质子空间分布、能谱和产额。实验结果表明:质子沿着靶背法线方向发射,质子空间分布呈圆环状,存在一定的立体角;质子在一定能量处出现截断;截断能量的大小与靶厚度有关。经分析,高能离子的产生和加速是多种作用机制共同作用的结果,其中静电场中的TNSA加速机制则占主导地位。  相似文献   

4.
为了探索飞秒激光与固体靶相互作用中高能质子的产生和加速机制,在超短超强激光装置“SILEX-I”上进行了飞秒激光与平面固体薄膜Cu靶的相互作用中高能质子空间分布、能谱和产额的实验研究。实验采用固体核径迹探测器CR39和Thomson离子谱仪相结合的方式,在固体靶背表面法线方向测量了质子空间分布、能谱和产额。实验结果表明:质子沿着靶背法线方向发射,质子空间分布呈圆环状,存在一定的立体角;质子在一定能量处出现截断;截断能量的大小与靶厚度有关。经分析,高能离子的产生和加速是多种作用机制共同作用的结果,其中静电场中的TNSA加速机制则占主导地位。  相似文献   

5.
本文给出了利用汤姆逊(Thomson)离子谱仪测量超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子能谱的一种方法.该方法是利用Thomson离子谱仪(平均磁场强度为0.167 T,电场加高压为3000 V,电场强度约为0.429 MV/m)和固体核径迹探测器CR39相结合,在固体靶背表面测量了激光的高能质子能谱.结果显示:质子沿着靶背法线方向发射,质子在一定能量处出现截止,截止能量与靶厚度和靶材料密切相关.分析认为,靶法线鞘层加速(TNSA)机制是质子能谱分布及能量截止的主要原因.  相似文献   

6.
发散角过大是制约超强激光与固体靶相互作用加速产生高能质子束应用的一个重大物理难题.本文提出了一种结构化的通道靶型,与超强激光相互作用可提高质子束的发散特性,通道壁上产生的横向电荷分离静电场可对质子有效聚焦.采用二维particle-in-cell粒子模拟程序对激光通道靶相互作用过程进行了研究,分析了加速质子束的性能特点.模拟结果表明,与传统平面靶相比,通道靶可以在不过多损失能量的情况下产生具有更好准直性的质子束,尤其当通道靶的直径与激光焦斑尺寸和质子源尺寸相当时,横向静电场能够有效聚焦质子束,并且可保证相对较高的激光能量利用率.  相似文献   

7.
超强激光加速产生的高能质子束源在基础物理研究、材料科学、生物医疗等领域具有广泛应用前景。基于激光聚变研究中心的SILEX-II装置,开展了高对比度飞秒激光驱动纳米刷靶质子加速实验研究。采用等离子体镜技术进一步提升激光对比度,有效降低了预脉冲对纳米刷靶结构的影响。相比于平面靶,采用纳米刷靶质子截止能量提高到1.5倍,质子束产额增加近一个量级,成功验证了超高功率密度下纳米刷靶对激光离子加速的增强效果,并且有效提升了质子束空间分布的均匀性。研究结果为高品质质子束源的产生和应用提供了技术途径。  相似文献   

8.
 采用短脉冲强激光辐照固体双层薄靶的方式对质子束的产生及质子束角分布开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ短脉冲激光装置上利用脉宽为30 fs的强激光辐照背面镀有CH膜的金膜靶,在距离靶背3.3 cm处采用CR39记录靶背出射的质子角分布。通过分析靶背出射质子的角分布,研究了激光功率密度和对比度对质子加速机制的影响。研究结果表明:占主导地位的质子产生和加速机制对激光预脉冲比较敏感。激光预脉冲较弱时,靶背壳电场加速机制占主导地位;当激光预脉冲较强时,靶前加速机制占主导地位。此外,还对导致质子环形分布的磁场大小进行了估算。  相似文献   

9.
超薄靶激光质子加速实验研究   总被引:3,自引:3,他引:0  
在超短超强飞秒SILEX-Ⅰ激光装置上,开展了薄膜靶激光质子加速的实验研究。实验发现激光预脉冲、靶厚度对质子加速有很大的影响。在激光强度3×1018~3×1019W/cm2条件下,采用前表面厚度为3μm铜、后表面镀4μm厚CH靶,质子的最大能量达到3.15 MeV。而对190 nm厚CH膜靶,质子的最大能量为0.54 MeV。初步研究了激光偏振对质子加速的影响,相同激光功率条件下,圆偏振激光加速产生的质子最大能量略低于P偏振打靶。这些结果与靶后鞘层加速机制相一致。  相似文献   

10.
 根据超短超强激光与固体靶相互作用中质子靶前表面加速和靶后表面加速两种机制,对在SILEX-I激光器上进行的质子加速实验中获得的质子最大截止能量进行了估算,认为实验中质子产生的主要机制是靶后表面加速。同时结果表明:对该装置的实验条件,靶前表面加速机制可以产生质子的最大能量约为2 MeV;靶后表面加速机制可以产生的质子的最大能量约11 MeV。另外用Multi2005程序计算了激光器信噪比对靶后表面加速机制的影响。计算表明:SILEX-I激光器信噪比达到108∶1时,预脉冲对用5 μm靶时鞘层加速电场的影响可以忽略。  相似文献   

11.
With detailed experimental studies and hydrodynamics and particle-in-cell simulations we investigate the role of the prepulse in laser proton acceleration. The prepulse or pedestal (amplified spontaneous emission) can completely evaporate the irradiated region of a sufficiently thin foil; therefore, the main part of the laser pulse interacts with an underdense plasma. The multiparametric particle-in-cell simulations demonstrate that the main pulse generates the quasistatic magnetic field, which in its turn produces the long-lived charge separation electrostatic field, accelerating the ions.  相似文献   

12.
滕建  朱斌  王剑  洪伟  闫永宏  赵宗清  曹磊峰  谷渝秋 《物理学报》2013,62(11):114103-114103
激光在次稠密等离子中传输, 由于频率下移而被俘获, 从而产生电磁孤立子. 根据先前理论及PIC 模拟给出的孤立子的演化过程, 对不同阶段孤立子的电磁场分布进行了建模. 使用Geant4蒙特卡罗程序, 模拟研究了激光加速产生的能量为几个MeV的质子束对后孤立子的照相. 分析了质子能量, 质子源尺寸等因素对照相结果的影响, 并利用了TNSA加速产生质子束的分幅特性, 开展了时间分辨的孤立子照相模拟研究. 模拟给出的质子照相结果验证了文献中给出的孤立子静电场模型, 为以后在实验上探测孤立子提供了理论依据. 关键词: 超短激光 质子照相 孤立子 蒙特卡罗方法  相似文献   

13.
曹莉华  余玮  徐涵  刘占军  郑春阳  李斌 《中国物理》2004,13(8):1302-1308
The mechanism of electron ponderomotive acceleration due to increasing group velocity of laser pulse in inhomogeneous underdense plasma layers is studied by two-dimensional relativistic parallel particle-in-cell code. The electrons within the laser pulse move with it and can be strongly accelerated ponderomotively when the duration of laser pulse is much shorter than the duration of optimum condition for acceleration in the wake. The extra energy gain can be attributed to the change of laser group velocity. More high energy electrons are generated in the plasma layer with descending density profile than that with ascending density profile. The process and character of electron acceleration in three kinds of underdense plasma layers are presented and compared.  相似文献   

14.
Electron acceleration due to a wakefield excited by a ultrashort-pulse intense laser propagating through a finite-length underdense plasma layer is studied by two-dimensional particle-in-cell simulation. The electron energy distribution is analyzed for moderate to high intensity. For the electron density, where the pulse length is almost half of the plasma wavelength, dramatic changes of the density structure occur with cavity and bunch formation with an increase in the laser intensity, also leading to the appearance of a fast electron component well confined in phase space. The analytical form of the fast electron energy spectrum is also presented.  相似文献   

15.
Effects of ions charge-mass ratio on energy and energy spread of accelerated ions in laser driven plasma are investigated in detail by proposing a simple double-layer model for a foil target driven by an ultrastrong laser. The radiation pressure acceleration mechanism plays an important role on the studied problem. For the ions near the plasma mirror, i.e. electrons layer, the dependence of ions energy on their charge-mass ratio is derived theoretically. It is found that the larger the charge-mass ratio is, the higher the accelerated ions energy gets. For those ions far away from the layer, the dependence of energy and energy spread on ions charge-mass ratio are also obtained by numerical performance. It exhibits that, as ions charge-mass ratio increases, not only the accelerated ions energy but also the energy spread will become large.  相似文献   

16.
利用1维粒子模拟程序,研究了超短超强激光脉冲与超薄双层靶(基底层和加速层厚度均为nm量级)相互作用产生准单能质子束的过程。研究表明,基底层厚度及加速层厚度对质子能谱的影响至关重要。减小基底层厚度,靶后静电场增强,质子的最大能量显著增大;减小加速层厚度,靶后静电场分布变得更加均匀,质子能谱中心能量变化不大,单能性变好。通过优化参数,获得了能散度为7%的准单能质子束。  相似文献   

17.
We present a study of the effect of laser pulse temporal profile on the energy /momentum acquired by the ions as a result of the ultraintense laser pulse focussed on a thin plasma layer in the radiation pressure-dominant (RPD) regime. In the RPD regime, the plasma foil is pushed by ultraintense laser pulse when the radiation cannot propagate through the foil, while the electron and ion layers move together. The nonlinear character of laser–matter interaction is exhibited in the relativistic frequency shift, and also change in the wave amplitude as the EM wave gets reflected by the relativistically moving thin dense plasma layer. Relativistic effects in a high-energy plasma provide matching conditions that make it possible to exchange very effectively ordered kinetic energy and momentum between the EM fields and the plasma. When matter moves at relativistic velocities, the efficiency of the energy transfer from the radiation to thin plasma foil is more than 30% and in ultrarelativistic case it approaches one. The momentum /energy transfer to the ions is found to depend on the temporal profile of the laser pulse. Our numerical results show that for the same laser and plasma parameters, a Lorentzian pulse can accelerate ions upto 0.2 GeV within 10 fs which is 1.5 times larger than that a Gaussian pulse can.  相似文献   

18.
徐涵  常文蔚  银燕  卓红斌  马燕云 《物理学报》2003,52(7):1701-1706
用粒子模拟方法,研究激光脉冲的横向宽度有限时对产生激光尾波场和电子加热的影响. 在 纵向和横向有质动力的作用下,电子密度的空间分布形成“马蹄型”的低密度区,这些低密 度区好像运动的透镜,使长脉冲激光自聚焦,而且随着激光的传播,“马蹄型”的曲率越来 越大,直到产生横向波破. 横向波破一方面使得波破时静电场极值远小于波破极限,另一方 面将更多的电子推入加速相位,静电场“俘获”的电子数目大大增加,但最大电子动能明显 减小. 关键词: 尾波场 有质动力 电子俘获 横向波破  相似文献   

19.
The stability of a thin plasma foil accelerated to relativistic velocities by the radiation pressure of an ultra high intensity electromagnetic pulse is investigated. The effects of the onset of a Rayleigh-Taylor-like instability are discussed in the context of the ion acceleration process during the interaction of the laser pulse with the plasma. It is stressed that the experimental study of this advanced laser plasma interaction regime will be accessible within the framework of the ELI experiment and will be of relevance for our understanding of high energy astrophysical phenomena.  相似文献   

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