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

ポリスチレン被覆金属ターゲットによるフェムト秒高強度レーザー駆動高速イオン発生の高収量化

余語 覚文; 西内 満美子; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 加道 雅孝; 林 由紀雄; 森 道昭; 大道 博行; 根本 孝七*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 中村 衆*; 白井 敏之*; 岩下 芳久*; 野田 章*

Yogo, Akifumi; Nishiuchi, Mamiko; Fukumi, Atsushi*; Li, Z.*; Ogura, Koichi; Sagisaka, Akito; Orimo, Satoshi; Kado, Masataka; Hayashi, Yukio; Mori, Michiaki; Daido, Hiroyuki; Nemoto, Koshichi*; Oishi, Yuji*; Nayuki, Takuya*; Fujii, Takashi*; Nakamura, Shu*; Shirai, Toshiyuki*; Iwashita, Yoshihisa*; Noda, Akira*

厚さ3ミクロンのタンタル薄膜上に厚さ133ナノメートルのポリスチレンを被覆したターゲットに対して、パルス幅70フェムト秒,集光強度$$2.7times10^{18}$$W/cm$$^{2}$$のレーザーを照射し、最大エネルギーで950keVのプロトンを得た結果を報告する。薄膜裏面からのプロトンと高速電子のエネルギー分布が同時に測定された。得られたプロトンの収量はタンタルのみの薄膜の10倍であった。タンタルのみの薄膜上の表面不純物層を10ナノメートルと仮定すれば、収量における10倍の上昇は、ポリスチレン層による水素原子の増加とほぼ比例する結果である。これはポリスチレン層がプロトン収量の増加に寄与した事実を示している。

We present experimental results on protons accelerated up to 950 keV from a 3-$$mu$$m thick tantalum foil with a 133-nm thick polystyrene layer on its rear surface, irradiated with a laser pulse having the duration of 70 fs and the intensity of $$2.7times10^{18}$$ W/cm$$^{2}$$. The energy distribution of fast protons was measured simultaneously with that of the hot-electrons from the rear surface. The proton yield from the polystyrene-coated target is about 10 times as high as that from the uncoated metal target. This enhancement of the proton yield is roughly proportional to the increase of hydrogen atoms given by the 133-nm thick polystyrene layer, assuming a contaminant layer of $$sim$$10-nm thickness is on the metal surface without coating. This result shows that the polystyrene layer contributes to the yield enhancement.

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パーセンタイル:43.61

分野:Optics

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