理工论文激光等离子体稳相加速机制研究

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2、用圆偏振激光和固体靶相互作用时,如果激光的归一化光强矢量a与靶的电子面密度n0ncDλL相当时,则存在一种稳相加速机制.此时激光和等离子相互作用产生的静电场不仅可以用于加速离子,而且还可以在纵向对离子进行聚束,从而可以有效地降低束流能散.数值模拟结果表明,利用激光加速可以得到能散小于5%的单能离子束,这对激光加速器走向实际应用有着重要意义.　　关键词圆偏振,稳相加速,单能　　　　Phase

3、stableaccelerationinlaserplasmainteractions　　YANXue

4、Qing1,SHENGZ

5、heng

6、Ming1,2,3GUOZhi

7、Yu1LUYuan

8、Rong1CHENJia

9、Er1　　(1StateKeyLaboratoryofNuclearPhysicsandTechnology,SchoolofPhysics,PekingUniversity,Beijing,China)　　(2BeijingNationalLaboratoryforCondensedMatterPhysics,InstituteofPhysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing,China)　　(

10、3DepartmentofPhysics,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai,China)　　AbstractAnewionaccelerationmethodcalledphase

11、stableaccelerationisproposedbyuseofcircularly

12、polarizedlaserpulses.Whentheinitialtargetdensityn0andthicknessDsatisfyaL～(n0/nc)D/λLandD>1(whereaL,λL,l

13、s,andncarethenormalizedlaseramplitude,thelaserwavelengthinvacuum,theplasmaskindepth,andthecriticaldensityoftheincidentlaserpulse,respectively),aquasi

14、equilibriumforelectronsisestablishedduetothelightpressureandtheelectrostaticfieldbuiltupattheinteractingfrontofthel

15、aserpulse.Theionslocatedwithintheskin

16、depthofthelaserpulsearesynchronouslyacceleratedandbunchedbytheelectrostaticfield,andtherebyamonoenergeticandhighintensityprotonbeamcanbegenerated.　　Keywordscircularly

17、polarized,phase

18、stabiligedacceleration,monoenergetic　　　　超短强激

19、光脉冲与物质相互作用可以产生极高的加速梯度,由此可以把其中的带电粒子(包括电子和离子)在厘米量级或者更短距离内加速到100MeV甚至GeV的能量,加速梯度至少比常规射频加速器高3个量级,从而实现台面紧凑型粒子加速.这对于很多应用具有重要价值,譬如强流高能质子可以驱动新型“快点火”核聚变[1],可以产生高能量密度物质状态[2],可进行超快成像[3]和肿瘤治疗[4],可以产生医用同位素[5]等.　　超短超强激光与薄膜固体靶作用是产生高能质子的有效手段,其主要的物理机制是出现在靶后表面的靶面鞘层加速.激光在靶前表面产生的大量高能电子在穿

20、过靶后与靶面鞘层的离子之间产生强电场,可对靶面鞘层离子进行加速.但大量实验表明,通过该机制产生的质子束能量较低,且能谱很宽,效率不高.这些特点限制了激光质子加速的实用性,所以如何得到准单能离子束是当前的一个重要研究课题.Esirkepov等人通过三