Nová schémata pro urychlování iontů pomocí vysoce intenzivních laserových impulzů

Abstract

Cílem této práce je teoretická studie nových schémat urychlování iontů pomocí vysokointenzivních laserových impulsů, s použitím particle-in-cell (PIC) simulací. Aplikace těchto schémat zlepšuje vlastnosti generovaného iontového svazku, jako je snížení jeho divergence a/nebo dosažení vyšší maximální energie urychlených iontů. V této práci je demonstrováno: dominance RPA mechanismu pro urychlování protonů z kryogenního vodíkového terče; generace kvazi-monoenergetického iontového svazku s nízkou divergencí pomocí dvouvrstvého terče se zvlněným rozhraním; lokální zvýšení intenzity a generace impulzu se strmě stoupající náběžnou hranou při použití velmi tenké pevnolátkové fólie (tzv. plazmatické závěrky - plasma shutter) a její aplikaci pro urychlování iontů.

The aim of this work is theoretical study of novel schemes of laser-driven ion acceleration, available via the use of high-intensity laser pulses, with the help of particle-in-cell (PIC) simulations. The application of these schemes advances ion acceleration in the sense of improving the generated ion beam properties like lowering its divergence and/or achieving higher maximal ion energy. We demonstrated: the dominance of RPA mechanism for proton acceleration from cryogenic hydrogen target; generation of quasi-monoenergetic ion beam with low divergence using a double-layer target with initial corrugation on the interface; local intensity increase and steep-front generation of a laser pulse burning through an ultra-thin solid foil (so-called plasma shutter) and its application for ion acceleration.