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arXiv 1809.060072018-09-17physics.plasm-ph

Laser辐射压力驱动下超薄薄膜中离子加速的标度律

Scaling Laws of Ion Acceleration in Ultrathin Foils Driven by Laser Radiation Pressure

X. F. Shen, B. Qiao, H. He, Y. Xie, H. Zhang, C. T. Zhou, S. P. Zhu, X. T. He

备注：: 6 pages, 5 figures

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摘要：

通过理论分析和二维粒子模拟，研究了强激光脉冲辐射压力驱动下超薄薄膜中离子加速的标度律。考虑到激光等离子体相互作用过程中不可避免的不稳定性，离子的最大能量应该有两个贡献：辐射压力驱动的体加速和热电子在运动箔参考中引起的鞘层加速。提出了一个理论模型，定量解释了在大范围的激光和靶参数下，模拟和实验观察到的截止能量和能量扩展大于“光帆”模型预测的结果。由该模型推导出的标度律得到了实验的验证，并得到了模拟结果的支持。

英文摘要：

Scaling laws of ion acceleration in ultrathin foils driven by radiation pressure of intense laser pulses are investigated by theoretical analysis and two-dimensional particle-in-cell simulations. Considering the instabilities are inevitable during laser plasma interaction, the maximum energy of ions should have two contributions: the bulk acceleration driven by radiation pressure and the sheath acceleration in the moving foil reference induced by hot electrons. A theoretical model is proposed to quantitatively explain the results that the cutoff energy and energy spread are larger than the predictions of "light sail" model, observed in simulations and experiments for a large range of laser and target parameters. Scaling laws derived from this model and supported by the simulation results are verified by the previous experiments.

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2015-11-24physics.plasm-ph

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2014-06-03physics.plasm-ph

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2014-03-26physics.plasm-ph

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2019-04-03physics.acc-phphysics.plasm-ph