Ускорение протонов с тонкой мишени при облучении лазерным импульсом

Использование тонких мишеней предлагает оптимальные условия для ускорения протонов до высоких энергий за счет взаимодействия лазера с веществом в рамках механизма TNSA. Двумерное моделирование частиц в ячейке (PIC) выполнено для исследования влияния толщины и состава мишеней на ускорение протонов. Показано, что энергия протонов увеличивается для мишени с низким атомным номером Z, проанализированы энергетические спектры He, C и Al. Максимальная энергия протонов достигается с гелиевой мишенью.

1. T. E. Cowan, U. Schramm, T. Burris‐Mog, F. Fiedler, S. D. Kraft, K. Zeil, M. Baumann, M. Bussmann, W. Enghardt, K. Flippo, S. Gaillard, K. Harres, T. Herrmannsdoerfer, T. Kluge, F. Nürnberg, J. Pawelke, M. Roth, B. Schmidt, M. Sobiella, R. Sauerbrey, AIP Conf. Proc., 1299, 721–726 (2010).

2. M. Stockman, Phys. Today, 64, 39–44 (2011).

3. A. J. Mackinnon, P. K. Patel, R. P. Town, M. J. Edwards, T. Phillips, S. C. Lerner, D. W. Price, D. Hicks, M. H. Key, S. Hatchett, S. C. Wilks, Rev. Sci. Instr., 75, 3531 (2004).

4. R. P. Drake1, P. Norreys, New J. Phys., 16, 065007 (2014).

5. 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., Plasma Phys., 8, 542–549 (2001).

6. G.-L. Jing, W. Yu, Y.-J. Li, S.-H. Zhao, L.-J. Qian, Y.-W. Tian, B.-C. Liu, Acta Phys. Sin., 55, 3475–3479 (2006).

7. J. Badziak, IOP Conf. Ser.: J. Phys.: Conf. Ser., 959, 012001 (2018).

8. T. D. Arber, K. Bennett, C. S. Brady, A. Lawrence-Douglas, M. G. Ramsay, N. J. Sircombe, P. Gillies, R. G. Evans, H. Schmitz, A. R. Bell, C. P. Ridgers, Plasma Phys. Control. Fusion, 57, 113001 (2015).

9. K. Bennett, EPOCH is the Extendable PIC Open Collaboration Project to Develop a UK Community Advanced Relativistic EM PIC Code, https://cfsa-pmw.warwick.ac.uk/EPOCH/epoch.

10. H. Ruhl, Classical Particle Simulations with the PSC code, Academia.

11. W. L. Kruer, The Physics of Laser Plasma Interactions, California, Addison-Wesley Publishing Company (1988).

12. M. Tayyab, S. Bagchi, B. Ramakrishna, T. Mandal, A. Upadhyay, R. A. Ramis, J. Chakera, P. A. Naik, P. D. Gupta, Phys. Rev. E, 90, 023103 (2014).

13. L. Torrisi, Radiat. Eff. Defects Solids, 171, 34–44 (2016).

14. E. D. Tatomirescu, Laser-Plasma Acceleration at Ultra-High Intensity Numerical Modeling, PhD thesis, Bordeaux University, France (2019).

15. H. H. Hubbel, R. D. Birkhoff, Phys. Rev. A, 26, 2460 (1982).