重水素を用いたレーザープラズマによる陽子加速機構の解明

使用氘的激光等离子体阐明质子加速机制

• 批准号: 18760659
• 负责人: 余語 覚文
• 金额: $ 1.82万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760659/
• 关键词: レーザーイオン加速; 高強度レーザー; イオンビーム; 短パルスレーザー; レーザープラズマ; 高強度場科学

集光強度が10^<18>W/cm^2を超える高強度レーザーを固体薄膜に照射すると、エネルギーがMeVオーダーのイオンが発生することが知られている。通常の固体薄膜の場合は過剰密度プラズマ、すなわちレーザーの周波数よりも大きなプラズマ周波数を持つプラズマとなる。このようなプラズマにはレーザーは侵入できない。そのため、レーザーの大部分は表面で反射されてしまう。この問題を解決するために、本研究ではプラズマ密度を低減させプラズマ周波数がレーザーの周波数と同程度になるよう制御したプラズマ、すなわち臨界密度プラズマを用いて、レーザーをターゲットの内部まで侵入させて、レーザーのエネルギーをより効率的に加速エネルギーに変換する方法を実験的に実証した。加速機構の詳細を検討するため、プロトンビームの加速される方向による依存性を測定したところ、プロトンビームの高エネルギー成分はターゲット垂直方向からレーザー進行方向(45゜)ヘシフトしていることが明らかになった。2次元Particle-in-Cell(2D PIC)コードを用いて電子密度が臨界密度(〜5×10^<21>cm^<-3>)近くまで低下したプラズマを仮定してイオン加速のシミュレーションを行い、イオン加速機構を検討した。その結果、ターゲットに入射したレーザーは自己収束を起こしながら奥深くまで侵入し、レーザーのエネルギーが効率的に電子のエネルギーに変換されることが分かった。また、より高エネルギーのプロトンほどレーザー進行方向へ片寄って発生することが示されており、実験で得られたプロトンビームの異方性を説明することができる。従って本研究では、臨界密度に制御されたプラズマと高強度レーザーとの相互作用により生ずる磁場がイオン加速電場を保持することで、加速方向の異方性を伴うプロトンビームが発生したと結論する。

Light intensity of 10^<18>W/cm^2 is higher than that of solid film. In general, the density of solid films is too high, and the number of cycles is too high. This is the first time I've ever seen a woman. Most of them are reflected on the surface. This problem is solved by reducing the number of cycles, controlling the number of cycles, and using the method of changing the number of cycles. The acceleration mechanism is discussed in detail. The direction of acceleration depends on the measurement of the vertical direction. The direction of acceleration depends on the measurement of the vertical direction. The direction of acceleration depends on the measurement of the vertical direction. 2-D Particle-in-Cell (2D PIC) is used for electron density critical density (~ 5×10^<21>cm^<-3>). As a result, the incidence rate of the electron beam is reduced. This is a description of the differences in the direction in which the film is generated. In this study, the critical density is controlled by the interaction between the magnetic field and the acceleration field, and the anisotropy of the acceleration direction is accompanied by the development of the magnetic field.

项目成果

Laser prepulse dependency of proton-energy distribution in ultraintense laser-foil interactions with an online time-of-flight technique

利用在线飞行时间技术研究超强激光-箔相互作用中质子能量分布的激光预脉冲依赖性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physics of Plasmas 14
• 作者: Akifumi Yogo(余語 覚文);余語 覚文
• 通讯作者: 余語 覚文

Laser ion acceleration via control of the near-critical density target.

• DOI: 10.1103/physreve.77.016401
• 发表时间: 2008-01
• 期刊: Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
• 作者: A. Yogo;H. Daido;S. V. Bulanov;K. Nemoto;Y. Oishi;T. Nayuki;T. Fujii;K. Ogura;S. Orimo;A. Sagisaka;Jl Ma;T. Esirkepov;M. Mori;M. Nishiuchi;A. Pirozhkov;S. Nakamura;A. Noda;H. Nagatomo;T. Kimura;T. Tajima

Enhancement of high energy proton yield with a polystyrene-coated metal target driven by a high-intensity femtosecond laser

利用高强度飞秒激光驱动的聚苯乙烯涂层金属靶材提高高能质子产率

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Physics B - Laser and Optics 83
• 作者: Akifumi Yogo(余語 覚文);余語 覚文;余語 覚文
• 通讯作者: 余語 覚文