نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 پژوهشکدهی فوتونیک و فناوریهای کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 14155-1339، تهران ـ ایران
2 گروه فیزیک، دانشگاه تربیت مدرس، صندوق پستی: 111-14115، تهران ـ ایران
چکیده
شتابدهی ذرات باردار پر انرژی از مهمترین کاربردهای اندرکنش لیزرهای پرتوان با پلاسما میباشد. با استفاده از هدف با چگالیهای نزدیک به چگالی بحرانی، به دلیل همبستگی بیشتر لیزر با پلاسما، انرژی منتقل شده از لیزر به پلاسما افزایش مییابد. امروزه به دلیل ساخت هدفهای با ساختار فومی با چگالی نزدیک به چگالی بحرانی، امکان استفاده از این نوع هدفهای شتابدهی جهت مطالعه هرچه بیشتر فرایند شتابدهی ذرات در چگالیهای نزدیک به چگالی بحرانی فراهم شده است. در این پژوهش با استفاده از روش شبیهسازی ذره در جعبه، شکل واقعی ساختار اهداف فومی به منظور مطالعه دقیقتر اندرکنش لیزر با هدف مورد بررسی قرار گرفته است و حالت بهینه برای فوم متخلخل از نظر ابعاد و فواصل بین حفره ها بر مبنای بیشینهی انرژی پروتونهای تولید شده پس از اتمام تپ لیزر، پیشنهاد شده است. بر اساس این مطالعات، برای فوم با چگالی 6/3 برابر چگالی بحرانی و ضخامت μm 16، وجود حفرههایی به قطر μm 5/0 و فواصل بین مراکز حفرهای μm 5/1 منجر به تولید پروتونهایی با بیشینه انرژی MeV 40 میشود. در صورتیکه حفرهها از حالت بهینه خارج شوند، کاهش انرژی بیشینه 20 درصدی برای پروتونها نسبت به فوم بدون تخلخل مشاهده خواهد شد.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Studying and surveying proton acceleration in high power laser interaction with foam targets
نویسندگان [English]
- R. Goodarzi 1
- E. Yazdani 2
1 1. Photonics and Quantum Technology Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 1339-14155, Tehran - Iran
2 Department of Physics, Tarbiat Modares University, P.O.Box: 14115-111, Tehran – Iran
چکیده [English]
Acceleration of high energy charged particles is one of the most important applications of high-power lasers interaction with plasma. Using targets with densities close to critical densities, because of better laser-plasma coupling, the transferred energy from the laser to plasma will be increased. Today, due to the construction of foam-structured targets, with a density close to critical density, it is possible to use such targets in order to study more about the acceleration process of particles with densities close to the critical density. In this paper, using particle simulation in a cell, a realistic form of foam structure of laser interaction with targets has been studied in more detail. The optimal state for porous foam in terms of dimensions and distances between holes is proposed based on the maximum energy of the protons produced after the laser pulse is completed and it is found out that for a foam with a density of 3.6 critical density and 16-micrometer length, the existence of holes with 0.5-micrometer radius and 1.5-micrometers for the distance between the centers can produce protons with 40 MeV energy but if the holes are not in proper conditions, protons’ maximum energy will be decreased about 20 percent relative to the condition without porous foam.
کلیدواژهها [English]
- Laser
- Plasma
- Near-critical density
- Foam
- Proton