Laser ion acceleration by using the dynamic motion of a target

ターゲットの動的変形を用いたレーザーイオン加速度

守田 利昌

Morita, Toshimasa

ダブルレイヤーターゲットへ数百TWのレーザーパルスを照射したときのイオン加速について3D PICシミュレーションを用いて研究した。ダブルレイヤーターゲットのファーストレイヤーにチャージマス比の高い物質を用いた方が、クーロン爆発とRPDA(輻射圧加速)の効果によりターゲットの非等方な激しい膨張が生じる。そして、このイオンクラウドの非等方な膨張による電位変化の効果で、陽子はより強く加速される。最適な条件を用いることで、高エネルギーで高品質な陽子の生成が可能であることを示す。

The ion acceleration by a hundred TW laser pulse irradiating a double-layer target is examined using three-dimensional particle-in-cell simulations. For a sufficiently high ion charge-to-mass ratio in the first layer of the target, a strongly inhomogeneous expansion of the first layer occurs due to its Coulomb explosion and the onset of the radiation pressure dominant acceleration regime. The time-varying electric potential of the inhomogeneously expanding ion cloud efficiently accelerates protons. Using the optimum material for the first layer and the optimum laser pulse incidence angle one can obtain a high-energy quasimonoenergetic proton beam.