بررسی اثر نمایه چگالی هدف در شتاب ‌دهی لیزری پروتون

ساز و کار رایج شتاب ‌د‌هی لیزری پروتون، شتاب ‌دهی با میدان غلافی از پشت هدف (tnsa) است. در این کار هندسه هدف آلومینیمی به کار رفته در برهم‌کنش پالس لیزر شدت بالا با پلاسما مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. هدف، با نمایه پشتی پله‏‌ای و نمایی با طول مقیاس‏ه‌ای متفاوت تا μm 0/85 به عنوان ورودی در کد شبیه‌‏سازی دو بعدی ذره‏ای به کار رفته و نتایج توزیع انرژی پروتونی آن‏ها با هم مقایسه شده‏‌اند. نتایج نشان می‌‏دهد با تغییرات هموار پشت هدف، انرژی پروتونی کاهش یافته و این امر به علت کاهش دامنه میدان الکتروستاتیکی در پشت هدف است. به علاوه، یک طول مقیاس آستانه وجود دارد که با افزایش بیش‌تر این کمیت، انرژی پروتونی تغییر نکرده و توزیع انرژی‏‌های باریکه پروتون تقریباً بر هم منطبق می‌‏شوند. انتشار میدان عرضی لیزر و توزیع انرژی الکترونی یکسان برای دو هدف با سطح پشتی پله‌‏ای و نمایی با طول مقیاس μm 0/67 نیز مشاهده شد.

investigation of the effect of target density profile in proton laser acceleration

the common mechanism of proton laser acceleration is target normal sheath acceleration. this study investigates the geometry of the aluminum target used in high-intensity laser pulse interaction with plasma. the target with an exponential profile on the front and back sides and with different scale lengths from 0 to 0.85 μm is used as an input to the two-dimensional particle simulation code. the results of their proton energy distribution have been compared. it was found that proton energy decreased with smooth changes behind the target. this is due to the reduction in the electrostatic field amplitude behind the target. in addition, there is a threshold scale length (here 67/0 μm), after which the proton energy does not change with the increase of this quantity and the energy distribution of the proton beam almost overlaps. the transverse laser field emission and the same electron energy distribution were also observed for two targets with zero and 0.67 μm scale lengths.