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通道靶对超强激光加速质子束的聚焦效应

杨思谦 周维民 王思明 矫金龙 张智猛 曹磊峰 谷渝秋 张保汉

通道靶对超强激光加速质子束的聚焦效应

杨思谦, 周维民, 王思明, 矫金龙, 张智猛, 曹磊峰, 谷渝秋, 张保汉
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  • 发散角过大是制约超强激光与固体靶相互作用加速产生高能质子束应用的一个重大物理难题.本文提出了一种结构化的通道靶型,与超强激光相互作用可提高质子束的发散特性,通道壁上产生的横向电荷分离静电场可对质子有效聚焦.采用二维particle-in-cell粒子模拟程序对激光通道靶相互作用过程进行了研究,分析了加速质子束的性能特点.模拟结果表明,与传统平面靶相比,通道靶可以在不过多损失能量的情况下产生具有更好准直性的质子束,尤其当通道靶的直径与激光焦斑尺寸和质子源尺寸相当时,横向静电场能够有效聚焦质子束,并且可保证相对较高的激光能量利用率.
      通信作者: 周维民, zhouwm@caep.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11174259,11175165)和科学挑战专题(编号:TZ2016005)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-20
  • 修回日期:  2017-05-04
  • 刊出日期:  2017-09-05

通道靶对超强激光加速质子束的聚焦效应

  • 1. 中国工程物理研究院, 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室, 绵阳 621900;
  • 2. 上海交通大学, IFSA协同创新中心, 上海 200240
  • 通信作者: 周维民, zhouwm@caep.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11174259,11175165)和科学挑战专题(编号:TZ2016005)资助的课题.

摘要: 发散角过大是制约超强激光与固体靶相互作用加速产生高能质子束应用的一个重大物理难题.本文提出了一种结构化的通道靶型,与超强激光相互作用可提高质子束的发散特性,通道壁上产生的横向电荷分离静电场可对质子有效聚焦.采用二维particle-in-cell粒子模拟程序对激光通道靶相互作用过程进行了研究,分析了加速质子束的性能特点.模拟结果表明,与传统平面靶相比,通道靶可以在不过多损失能量的情况下产生具有更好准直性的质子束,尤其当通道靶的直径与激光焦斑尺寸和质子源尺寸相当时,横向静电场能够有效聚焦质子束,并且可保证相对较高的激光能量利用率.

English Abstract

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