Влияние положения фокуса на формирование преплазмы и ускорение ионов при лазерном облучении плоской мишени

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально и расчетно-теоретически продемонстрирована возможность повышения энергии протонов, ускоряемых фемтосекундным лазерным импульсом мощностью 60ТВт, за счет выбора оптимального положения пятна фокусировки относительно поверхности облучаемой мишени при заданном наносекундном пьедестале, обусловленном усиленным спонтанным излучением. Это положение определяется как наилучший вариант фокусировки, обеспечивающий достаточно эффективное согласование падающего и захваченного преплазмой лазерного излучения в условиях возникающих самосогласованных пространственных профилей преплазмы и кратера (т.е. оставшейся толщины мишени) на облучаемой поверхности. При этом фокальное пятно не лежит на поверхности мишени, а сдвинуто в преплазму, что позволяет в 1.5 раза поднять максимальную энергию протонов.

Об авторах

К. В Сафронов

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

А. В Брантов

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Email: brantovav@lebedev.ru
Москва, Россия

В. А Флегентов

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

Н. Н Шамаева

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

С. А Горохов

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

А. С Тищенко

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

Д. О Замураев

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

Н. А Федоров

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

С. Ф Ковалева

Федеральное государственное унитарное предприятие “Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно–исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина”

Снежинск, Россия

А. Л Шамраев

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Москва, Россия

С. И Глазырин

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН; Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно–исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова”

Москва, Россия; Москва, Россия

М. А Ракитина

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Москва, Россия

В. Ю Быченков

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН; Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно–исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова”

Москва, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. H. Daido, M. Nishiuchi, and A. S. Pirozhkov Rep. Prog. Phys. 75, 056401 (2002).
  2. A. Macchi, M. Borghesi, and M. Passoni, Rev. Mod. Phys. 85, 751 (2013).
  3. A. Maksimchuk, S. Gu, K. Flippo, D. Umstadter, and V.Y. Bychenkov, Phys. Rev. Lett. 84, 4108 (2000).
  4. Y. Sentoku, V.Y. Bychenkov, K. Flippo, A. Maksimchuk, K. Mima, G. Mourou, Z.M. Sheng, and D. Umstadter, Appl. Phys. B. 74, 207 (2002).
  5. M. Kaluza, J. Schreiber, M. I.K. Santala, G.D. Tsakiris, K. Eidmann, J. Meyer-ter-Vehn, and K. J. Witte, Phys. Rev. Lett. 93, 045003 (2004).
  6. A. Yogo, H. Daido, A. Fukumi et al. (Collaboration), Phys. Plasmas. 14, 043104 (2007).
  7. O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, C.-G. Wahlstr?m, P. McKenna, and D. Batani, Phys. Rev. E. 76, 026404 (2007).
  8. D. Batani, R. Jafer, M. Veltcheva, R. Dezulian, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, K. Osvay, C.-G. Wahlstr¨om, D.C. Carroll, P.McKenna, A. Flacco, and V. Malka, New J. Phys. 12, 045018 (2010).
  9. T. Zh. Esirkepov, J.K. Koga, A. Sunahara et al. (Collaboration) Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 745, 150 (2014).
  10. D. Wang, Y. Shou, P. Wang, J. Liu, Ch. Li, Zh. Gong, R. Hu, W. Ma, and X. Yan, Sci. Rep. 8, 2536 (2018).
  11. P. Hadjisolomou, I.P. Tsygvintsev, P. Sasorov, V. Gasilov, G. Korn, and S.V. Bulanov, Phys. Plasmas 27, 013107 (2020).
  12. P. McKenna, D.C. Carroll, O. Lundh, F. N¨urnberg, K. Markey, S. Bandyopadhyay, D. Batani, R.G. Evans, R. Jafer, and S. Kar, Laser and Particle Beams 26, 591 (2008).
  13. Y. Glinec, G. Genoud, O. Lundh, A. Persson, and C.-G. Wahlstr¨om, Appl. Phys. B 93, 317 (2008).
  14. Q. Liao, M. J. Wu, Z. Gong et al. (Collaboration), Phys. Plasmas 25, 063109 (2018).
  15. P. Wang, Y. Gao, Y. Shou, Z. Pan, S. Xu, D. Wang, J. Liu, Z. Cao, Za. Mei, D. Kong, Y. Geng, Y. Zhao, H. Lu, C. Lin, X. Yan, and W. Ma, J. Phys. Conf. Ser. 1350, 012063 (2019).
  16. L.A. Gizzi, E. Boella, L. Labate, F. Baffigi, P. J. Bilbao, F. Brandi, G. Cristoforetti, A. Fazzi, L. Fulgentini, D. Giove, P. Koester, D. Palla, and P. Tomassini, Sci Rep. 11, 13728 (2021).
  17. A. Higginson, R. Wilson, J. Goodman, M. King, R. J. Dance, N. M.H. Butler, C.D. Armstrong, M. Notley, D.C. Carroll, Y. Fang, X.H. Yuan, D. Neely, R. J. Gray, and P. McKenna, Plasma Phys. Control Fusion 63, 114001 (2021).
  18. S.C. Wilks, A.B. Langdon, T.E. Cowan, M. Roth, M. Singh, S. Hatchett, M.H. Key, D. Pennington, A. MacKinnon, and R.A. Snavely, Phys. Plasmas 8, 542 (2001).
  19. M.M. Basko, Phys. Plasmas 8, 542 (2018).
  20. A.V. Brantov, E.A. Govras, V.Yu. Bychenkov, and W. Rozmus, Phys. Rev. Accel. Beams ST 30, 123306 (2015).
  21. С.И. Глазырин, М.А. Ракитина, А.В. Брантов, Физика плазмы 51(1) (2025), в печати.
  22. R.M. More, K.H. Warren, D.A. Young, and G.B. Zimmerman, Phys. Fluids 31, 3059 (1988)
  23. В.Ю. Быченков, В. Ф. Ковалев, Письма в ЖЭТФ 120, 346 (2024).
  24. В.Ю. Быченков, М. Г. Лобок, Письма вЖЭТФ 114, 650 (2021).
  25. M.H. Xu, Y.T. Li, D.C. Carroll et al. (Collaboration), Appl. Phys. Lett 100, 084101 (2012).
  26. B. Aurand, L. Senje, K. Svensson, M. Hansson, A. Higginson, A. Gonoskov, M. Marklund, A. Persson, O. Lundh, D. Neely, P. McKenna, and C.-G.Wahlstr¨om, Phys. Plasmas 23, 023113 (2016).
  27. Y.-X. Geng, Q. Liao, Y.-R. Shou et al. (Collaboration), Chin. Phys. Lett. 35, 092901 (2018).
  28. M. Noaman-ul-Haq, H. Ahmed, T. Sokollik, Y. Fang, X. Ge, X. Yuan, and L. Chen, Nuclear Instr.Meth. Phys. Res. A 909, 164 (2018).
  29. Y.R. Shou, D.H.Wang, P. J.Wang, J. B. Liu, Z.X. Cao, Z. S. Mei, Y.X. Geng, J.G. Zhu, Q. Liao, Y.Y. Zhao, K. Zhu, C. Lin, H.Y. Lu,W. J. Ma, and X.Q. Yan, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 927, 236 (2019).
  30. L. Torrisi, M. Cutroneo, A. Torrisi, L. Silipigni, G. Costa, M. Rosinski, J. Badziak, J. Wo lowski, A. Zara´s-Szyd lowska, and P. Parys, Phys. Rev. Accel. Beams 22, 021302 (2019).
  31. B. Loughran, M. J.V. Streeter, H. Ahmed et al. (Collaboration), High Power Laser Science and Engineering 11, e35 (2023).
  32. S.A. Shulyapov, I.N. Tsymbalov, K.A. Ivanov, G.A. Gospodinov, R.V. Volkov, and A.B. Savel’ev, J. Phys.: Conf. Ser. 1692, 012023 (2020).
  33. K.A. Ivanov, I.N. Tsymbalov, S.A. Shulyapov, D.A. Krestovskikh, A.V. Brantov, V.Yu. Bychenkov, R.V. Volkov, and A.B. Savel’ev, Phys. Plasmas, 24, 063109 (2017).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).