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Laser-driven proton acceleration from a near-critical density target

近臨界密度ターゲットからのレーザーイオン加速

余語 覚文; 大道 博行; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 根本 孝七*; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; 小倉 浩一; 織茂 聡; 匂坂 明人; Ma, J.-L.; 森 道昭; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 中村 衆*; 野田 章*; 長友 英夫*

Yogo, Akifumi; Daido, Hiroyuki; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; Nemoto, Koshichi*; Oishi, Yuji*; Nayuki, Takuya*; Fujii, Takashi*; Ogura, Koichi; Orimo, Satoshi; Sagisaka, Akito; Ma, J.-L.; Mori, Michiaki; Nishiuchi, Mamiko; Pirozhkov, A. S.; Nakamura, Shu*; Noda, Akira*; Nagatomo, Hideo*

集光強度10$$^{19}$$-W/cm$$^2$$の高強度レーザーを、厚さ7.5$$mu$$mの絶縁体(ポリイミド)薄膜に照射し、最大エネルギー3.8MeVのプロトン発生に成功したので報告する。なお、高強度レーザーのエネルギーは0.8J、パルス幅は45fs、メインパルスに伴うASEプリパルスのコントラスト比は10$$^5$$であった。発生したプロトンの測定には、独自に開発した飛行時間(TOF)エネルギー分析装置によるオンライン分析が行われた。2台のTOF分析器を用いることで、プロトンエネルギースペクトルの発生方向依存性の評価を行い、その結果、プロトンの高エネルギー成分は、レーザー進行方向へシフトしており、レーザー集光条件に強く依存することが明らかになった。講演ではこのプロトン発生機構についても議論する。

In this work, we present a new method to enhance the proton generation by a 10$$^5$$-contrast laser. High-energy protons up to 3.8 MeV are observed with 7.5-$$mu$$m-thick insulator (Polyimide) target irradiated by a laser pulse having energy of 0.8 J and an intensity of 10$$^{19}$$-W/cm$$^2$$. Using two time-of-flight (TOF) spectrometers simultaneously in different directions, we measure the direction dependency of proton-energy spectra. As a result, we find that high-energy component of proton beam is shifted away from the target normal toward the laser-propagation direction, when the laser is focused with 45$$^{circ}$$ incident angle. The TOF measurements over 130 laser shots confirm that the generation of the high-energy protons, which are steered away from the target normal, depends strongly on the laser-focusing condition.

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