Využití nanočástic při urychlování elektronů laserem

Abstract

Práce se zabývá principem urychlování elektronů pomocí ultrakrátkých, vysoce intenzivních, laserových impulsů. Je v ní popsáno nově navržené schéma využívající plynový terč obsahující nanočástice a jsou zmíněny jeho hlavní výhody v porovnání s ostatními injekčními schématy. Dále je rozebrána metoda particlein-cell, hojně využívaná pro studium interakce laserového záření s plazmatem, a v krátkosti jsou představeny dva různé particle-in-cell kódy (Smilei a WarpX). Cílem práce je pomocí numerických simulací navrhnout nanočásticový plynový terč, který by byl vhodný pro použití při experimentech na ELI Beamlines. Kvůli vysokým nárokům na rozlišení, které plynou z přítomnosti nanočástic, jsou simulace provedeny v kvazi-cylindrické geometrii. Výsledky simulací jsou následně důkladně analyzovány a na jejich základě je proveden konečný návrh nanočásticového plynového terče.This master’s thesis deals with principles of electron acceleration driven by high-intensity, ultrashort laser pulses. Newly designed electron injection scheme utilising gas target containing nanoparticles and its major benefits are described. Furthermore, a description of particle-in-cell method, widely used for the study of laser-plasma interaction, is provided together with a short introduction of two different particle-in-cell codes (Smilei and WarpX). This thesis aims at designing designing a nanoparticle gas target suitable for experiments realized at ELI Beamlines via PIC simulations. Due to high computational requirements emerging from the presence of nanoparticles, simulations are ran in quasi-cylindrical geometry. The results are then thoroughly analysed and based on them the nanoparticle gas target is designed.