Vliyanie polozheniya fokusa na formirovanie preplazmy i uskorenie ionov pri lazernom obluchenii ploskoy misheni

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Экспериментально и расчетно-теоретически продемонстрирована возможность повышения энергии протонов, ускоряемых фемтосекундным лазерным импульсом мощностью 60ТВт, за счет выбора оптимального положения пятна фокусировки относительно поверхности облучаемой мишени при заданном наносекундном пьедестале, обусловленном усиленным спонтанным излучением. Это положение определяется как наилучший вариант фокусировки, обеспечивающий достаточно эффективное согласование падающего и захваченного преплазмой лазерного излучения в условиях возникающих самосогласованных пространственных профилей преплазмы и кратера (т.е. оставшейся толщины мишени) на облучаемой поверхности. При этом фокальное пятно не лежит на поверхности мишени, а сдвинуто в преплазму, что позволяет в 1.5 раза поднять максимальную энергию протонов.

References

  1. H. Daido, M. Nishiuchi, and A. S. Pirozhkov Rep. Prog. Phys. 75, 056401 (2002).
  2. A. Macchi, M. Borghesi, and M. Passoni, Rev. Mod. Phys. 85, 751 (2013).
  3. A. Maksimchuk, S. Gu, K. Flippo, D. Umstadter, and V.Y. Bychenkov, Phys. Rev. Lett. 84, 4108 (2000).
  4. Y. Sentoku, V.Y. Bychenkov, K. Flippo, A. Maksimchuk, K. Mima, G. Mourou, Z.M. Sheng, and D. Umstadter, Appl. Phys. B. 74, 207 (2002).
  5. M. Kaluza, J. Schreiber, M. I.K. Santala, G.D. Tsakiris, K. Eidmann, J. Meyer-ter-Vehn, and K. J. Witte, Phys. Rev. Lett. 93, 045003 (2004).
  6. A. Yogo, H. Daido, A. Fukumi et al. (Collaboration), Phys. Plasmas. 14, 043104 (2007).
  7. O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, C.-G. Wahlstr?m, P. McKenna, and D. Batani, Phys. Rev. E. 76, 026404 (2007).
  8. D. Batani, R. Jafer, M. Veltcheva, R. Dezulian, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, K. Osvay, C.-G. Wahlstr¨om, D.C. Carroll, P.McKenna, A. Flacco, and V. Malka, New J. Phys. 12, 045018 (2010).
  9. T. Zh. Esirkepov, J.K. Koga, A. Sunahara et al. (Collaboration) Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 745, 150 (2014).
  10. D. Wang, Y. Shou, P. Wang, J. Liu, Ch. Li, Zh. Gong, R. Hu, W. Ma, and X. Yan, Sci. Rep. 8, 2536 (2018).
  11. P. Hadjisolomou, I.P. Tsygvintsev, P. Sasorov, V. Gasilov, G. Korn, and S.V. Bulanov, Phys. Plasmas 27, 013107 (2020).
  12. P. McKenna, D.C. Carroll, O. Lundh, F. N¨urnberg, K. Markey, S. Bandyopadhyay, D. Batani, R.G. Evans, R. Jafer, and S. Kar, Laser and Particle Beams 26, 591 (2008).
  13. Y. Glinec, G. Genoud, O. Lundh, A. Persson, and C.-G. Wahlstr¨om, Appl. Phys. B 93, 317 (2008).
  14. Q. Liao, M. J. Wu, Z. Gong et al. (Collaboration), Phys. Plasmas 25, 063109 (2018).
  15. P. Wang, Y. Gao, Y. Shou, Z. Pan, S. Xu, D. Wang, J. Liu, Z. Cao, Za. Mei, D. Kong, Y. Geng, Y. Zhao, H. Lu, C. Lin, X. Yan, and W. Ma, J. Phys. Conf. Ser. 1350, 012063 (2019).
  16. L.A. Gizzi, E. Boella, L. Labate, F. Baffigi, P. J. Bilbao, F. Brandi, G. Cristoforetti, A. Fazzi, L. Fulgentini, D. Giove, P. Koester, D. Palla, and P. Tomassini, Sci Rep. 11, 13728 (2021).
  17. A. Higginson, R. Wilson, J. Goodman, M. King, R. J. Dance, N. M.H. Butler, C.D. Armstrong, M. Notley, D.C. Carroll, Y. Fang, X.H. Yuan, D. Neely, R. J. Gray, and P. McKenna, Plasma Phys. Control Fusion 63, 114001 (2021).
  18. S.C. Wilks, A.B. Langdon, T.E. Cowan, M. Roth, M. Singh, S. Hatchett, M.H. Key, D. Pennington, A. MacKinnon, and R.A. Snavely, Phys. Plasmas 8, 542 (2001).
  19. M.M. Basko, Phys. Plasmas 8, 542 (2018).
  20. A.V. Brantov, E.A. Govras, V.Yu. Bychenkov, and W. Rozmus, Phys. Rev. Accel. Beams ST 30, 123306 (2015).
  21. С.И. Глазырин, М.А. Ракитина, А.В. Брантов, Физика плазмы 51(1) (2025), в печати.
  22. R.M. More, K.H. Warren, D.A. Young, and G.B. Zimmerman, Phys. Fluids 31, 3059 (1988)
  23. В.Ю. Быченков, В. Ф. Ковалев, Письма в ЖЭТФ 120, 346 (2024).
  24. В.Ю. Быченков, М. Г. Лобок, Письма вЖЭТФ 114, 650 (2021).
  25. M.H. Xu, Y.T. Li, D.C. Carroll et al. (Collaboration), Appl. Phys. Lett 100, 084101 (2012).
  26. B. Aurand, L. Senje, K. Svensson, M. Hansson, A. Higginson, A. Gonoskov, M. Marklund, A. Persson, O. Lundh, D. Neely, P. McKenna, and C.-G.Wahlstr¨om, Phys. Plasmas 23, 023113 (2016).
  27. Y.-X. Geng, Q. Liao, Y.-R. Shou et al. (Collaboration), Chin. Phys. Lett. 35, 092901 (2018).
  28. M. Noaman-ul-Haq, H. Ahmed, T. Sokollik, Y. Fang, X. Ge, X. Yuan, and L. Chen, Nuclear Instr.Meth. Phys. Res. A 909, 164 (2018).
  29. Y.R. Shou, D.H.Wang, P. J.Wang, J. B. Liu, Z.X. Cao, Z. S. Mei, Y.X. Geng, J.G. Zhu, Q. Liao, Y.Y. Zhao, K. Zhu, C. Lin, H.Y. Lu,W. J. Ma, and X.Q. Yan, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 927, 236 (2019).
  30. L. Torrisi, M. Cutroneo, A. Torrisi, L. Silipigni, G. Costa, M. Rosinski, J. Badziak, J. Wo lowski, A. Zara´s-Szyd lowska, and P. Parys, Phys. Rev. Accel. Beams 22, 021302 (2019).
  31. B. Loughran, M. J.V. Streeter, H. Ahmed et al. (Collaboration), High Power Laser Science and Engineering 11, e35 (2023).
  32. S.A. Shulyapov, I.N. Tsymbalov, K.A. Ivanov, G.A. Gospodinov, R.V. Volkov, and A.B. Savel’ev, J. Phys.: Conf. Ser. 1692, 012023 (2020).
  33. K.A. Ivanov, I.N. Tsymbalov, S.A. Shulyapov, D.A. Krestovskikh, A.V. Brantov, V.Yu. Bychenkov, R.V. Volkov, and A.B. Savel’ev, Phys. Plasmas, 24, 063109 (2017).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).