Lateral movement of a laser-accelerated proton source on the target's rear surface

レーザー・プロトン加速における加速場のターゲット裏面での移動

中村 龍史; 三間 圀興*; Ter-Avetisyan, S.*; Schnrer, M.*; Sokollic, T.*; Nickles, P.*; Sandner, W.*

Nakamura, Tatsufumi; Mima, Kunioki*; Ter-Avetisyan, S.*; Schnrer, M.*; Sokollic, T.*; Nickles, P.*; Sandner, W.*

高コントラスト比を持つ超高強度レーザーの固体照射によるプロトン加速において、加速場の空間依存性を実験及び粒子シミュレーションにより調べた。プロトンが加速される領域のターゲット裏面での移動がトムソンパラボラを用いた実験で観測された。また、ピンホールを2つ使い観測領域を絞ることで、エネルギー幅の狭いプロトンビームが観測された。2次元粒子シミュレーションにより、この現象がターゲット裏面でのシース場の移動により起こることを明らかにし、コントラスト比が高く、相対論的強度領域にあるレーザーを薄膜に斜め照射した場合に固有の現象であることを示した。このプロトン加速場の移動により、ターゲット裏面においてレーザー照射に相当する地点から距離によりプロトンのエネルギー分解が可能であることが示唆された。

The spatial dependence of proton acceleration at the rear surface of a target which is irradiated by high contrast and ultra-intense laser pulses is investigated. Lateral movement of proton acceleration position at the rear surface is observed, which is proofed by two-pinhole measurement which results in the observation of protons with narrow energy band. This drifting is uniquely observed when relativistic intensity laser pulses irradiate targets with small pre-plasma with oblique incidence, which is confirmed by 2D-PIC simulations. This proton acceleration scenario by the fast moving sheath field leads to the energy selection of accelerated protons as a function of observing position.