超短强激光与固体薄膜靶作用产生keV相干X射线数值模拟研究

贾倩倩; 王伟民; 董全力; 盛政明

doi:10.7498/aps.61.015203

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超短强激光与固体薄膜靶作用产生keV相干X射线数值模拟研究

贾倩倩 , 王伟民 , 董全力 , 盛政明

超短强激光与固体薄膜靶作用产生keV相干X射线数值模拟研究

贾倩倩, 王伟民, 董全力, 盛政明

物理学报. 2012, 61(1): 015203.

doi: 10.7498/aps.61.015203.

摘要

用一维粒子模拟研究了超短强激光脉冲与两个固体薄膜靶作用产生X射线的一个方案, 特别研究了该方案中产生相对论电子层的源靶的厚度和密度分布对产生X射线的能谱、能量转换效率的影响. 数值模拟发现当产生高能电子层的源靶的厚度d与产生的X射线的波长/4x2相当或者更小( 是入射激光波长)时, 才能产生准单色的X射线光谱, 否则产生的光谱有极大展宽, 且最高频率下降很快. 另外, 当薄膜靶前面存在不均匀预等离子体时, X射线光谱会明显变差.

关键词:

作者及机构信息

1.
中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京 100190;

2.
教育部激光等离子体重点实验室, 上海交通大学物理系, 上海 200240

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10734130, 10935002)、国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2009GB105002)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2007CB815100, 2007CB310406)资助的课题.

参考文献

[1]	Wu H C, Meyer-ter-Vehn J, Fernandez J, Hegelich BM2010 Phys. Rev. Lett. 104 234801
[2]	Esarey E, Ride S K, Sprangle P 1998 Phys. Rev. E 48 3003
[3]	Lee K, Kim B H, Kim D 2005 Phys. Plasmas 12 043107
[4]	Einstein A 1905 Ann. Phys. (Leipzig) 17 891
[5]	Wu H C, Meryer-ter-Vehn J 2009 Eur. Phys. J. D 55 443
[6]	Kulagin V V, Cherepenin V A, Hur M S, Sur H 2007 Phys. Rev. Lett 99 124801
[7]	Chen M, Sheng Z M, Zheng J, Ma Y Y, Zhang J 2008 Comput. Phys. 25 43 (in Chinese) [陈民, 盛政明, 郑君, 马燕云, 张杰 2008 计算物理 25 43]
[8]	Meyer-ter-Vehn J, Wu H C 2009 Eur. Phys. J. D 55 433
[9]	Wang W M, Sheng Z M, Li Y T, Chen L M, Kawata S, Zhang J 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 071301
[10]	Baeva T, Gordienko S, Pukhov A 2006 Phys. Rev. E 74 046404

施引文献

[1]	Wu H C, Meyer-ter-Vehn J, Fernandez J, Hegelich BM2010 Phys. Rev. Lett. 104 234801
[2]	Esarey E, Ride S K, Sprangle P 1998 Phys. Rev. E 48 3003
[3]	Lee K, Kim B H, Kim D 2005 Phys. Plasmas 12 043107
[4]	Einstein A 1905 Ann. Phys. (Leipzig) 17 891
[5]	Wu H C, Meryer-ter-Vehn J 2009 Eur. Phys. J. D 55 443
[6]	Kulagin V V, Cherepenin V A, Hur M S, Sur H 2007 Phys. Rev. Lett 99 124801
[7]	Chen M, Sheng Z M, Zheng J, Ma Y Y, Zhang J 2008 Comput. Phys. 25 43 (in Chinese) [陈民, 盛政明, 郑君, 马燕云, 张杰 2008 计算物理 25 43]
[8]	Meyer-ter-Vehn J, Wu H C 2009 Eur. Phys. J. D 55 433
[9]	Wang W M, Sheng Z M, Li Y T, Chen L M, Kawata S, Zhang J 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 071301
[10]	Baeva T, Gordienko S, Pukhov A 2006 Phys. Rev. E 74 046404

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物理学报. 2012, 61(1): 015203.

doi: 10.7498/aps.61.015203.

超短强激光与固体薄膜靶作用产生keV相干X射线数值模拟研究

1. 中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京 100190;
2. 教育部激光等离子体重点实验室, 上海交通大学物理系, 上海 200240

基金项目:

国家自然科学基金(批准号: 10734130, 10935002)、国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2009GB105002)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2007CB815100, 2007CB310406)资助的课题.

收稿日期: 2010-12-03
修回日期: 2011-02-14
刊出日期: 2012-01-05

摘要: 用一维粒子模拟研究了超短强激光脉冲与两个固体薄膜靶作用产生X射线的一个方案, 特别研究了该方案中产生相对论电子层的源靶的厚度和密度分布对产生X射线的能谱、能量转换效率的影响. 数值模拟发现当产生高能电子层的源靶的厚度d与产生的X射线的波长/4x2相当或者更小( 是入射激光波长)时, 才能产生准单色的X射线光谱, 否则产生的光谱有极大展宽, 且最高频率下降很快. 另外, 当薄膜靶前面存在不均匀预等离子体时, X射线光谱会明显变差.

关键词:

English Abstract

Numerical study on coherent keV x ray generation by the interaction of ultra-short intense lasers with thin solid foils

1.
Laboratory of Optical Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;

2.
Key Laboratory of Laser Plasma of the Education Ministry, Department of Physics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

Fund Project:
Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10734130, 10935002), the National High Technology Research and Davelopment Program of China (Grant No. 2009GB105002), and the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2007CB815100, 2007CB310406).

Received Date: 03 December 2010
Accepted Date: 14 February 2011
Published Online: 05 January 2012

Abstract: The scheme of x ray generation by the interaction of ultra-short intense laser puls with two thin solid foils is re-investigated by one-dimensional numerical simulation. Attention is paid particularly to the effects of the thickness and the density distribution of the source target on the frequency spectrum and the conversion efficiency of the produced x ray emission, where the source target provides a relativistic electron layer. When the thickness of the source target is comparable to or smaller than the wavelength of x ray /4x2 ( is the wavelength of the incident laser), quasi-monochromatic x ray spectrum can be generated. Otherwise the spectrum will be broadened significantly and the maximum frequency will decrease rapidly. In addition, the presence of inhomogeneous preplasma in front of the foil will induce a similar change of the spectrum.

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参考文献 (10)

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