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

制御された近臨界密度ターゲットによるレーザーイオン加速

余語 覚文; 大道 博行; Bulanov, S. V.; 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.; Esirkepov, T. Z.; 森 道昭; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 中村 衆*; 野田 章*; 長友 英夫*; 木村 豊秋; 田島 俊樹

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

集光強度W/cmのレーザー自発光(ASE)を厚さ7.5mのポリイミド薄膜に照射し臨界密度近傍に制御することで、偏光, 45fs, W/cmの高強度レーザーを用いて最大エネルギー3.8MeVのプロトン加速に成功した。プロトンビームの方向はターゲット垂直方向からレーザー進行方向(45)へシフトしていることが明らかになった。PICシミュレーションの結果、ターゲット裏面に生じる強力な磁場が加速電場を保持し、プロトンが効率的に加速されることが明らかになった。

The duration-controlled amplified spontaneous emission with intensity of W/cm is used to convert a 7.5 m thick polyimide foil into a near-critical plasma, in which the -polarized, 45 fs, W/cm laser pulse generates 3.8 MeV protons, emitted at some angle between the target normal and the laser propagation direction of 45. Particle-in-cell simulations reveal that the efficient proton acceleration is due to generation of the quasistatic magnetic field on the target rear side with the magnetic pressure inducing and sustaining a charge separation electrostatic field.