نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
پژوهشکده پلاسما و گداخت هستهای، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران-ایران
چکیده
در این مقاله با استفاده از نتایج کد شبیهسازی ذره در جعبه، اثر زمان خیزش پالس لیزر بر گرمایش الکترونها در برهمکنش پالس قوی لیزر با پلاسمای زیر چگال بررسی شده است. به همین منظور، دو پالس لیزر به طول 200 فمتوثانیه و با زمان خیزش متفاوت 80 فمتوثانیه و 40 فمتوثانیه انتخاب شدهاند. شدت پالس لیزر 2w/cm 1018 و چگالی پلاسما ncr02/0 (ncr چگالی بحرانی در پلاسما است) در نظر گرفته شده است. برای اندازهگیری دقیق و صحیح دمای الکترونها در نواحی مختلف پلاسما، از عناصر تانسور تنش استفاده شده است. نتایج نشان میدهد، گرمایش و در نتیجه دمای الکترونها به شدت وابسته به زمان خیزش پالس لیزر بوده و با کاهش مقدار زمان خیزش پالس، افزایش قابل توجهی میکند. به عبارت دقیقتر، برای پالس با شیب ملایم (با زمان خیزش بلند 80 فمتوثانیه)، پراکندگیهای تولید شده در پلاسما، زمینه را برای گرمایش کاتورهای الکترونها فراهم میکند. حال آن که برای پالس لیزر با شیب تندتر (با زمان خیزش کوتاه 40 فمتوثانیه) گرمایش الکترونها با رخ دادن شکست موج آغاز میشود. در ادامه نقش افزایش شدت پالس لیزر بر گرمایش الکترونها برای پالسهای با زمان خیزش متفاوت بررسی شده و نتیجهگیری میشود برای پالس با زمان خیزش کوتاه اثر آن شدیدتر است.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Dependency of the stochastic heating of electrons on the pulse rise-time in intense laser-plasma interaction
نویسندگان [English]
- E. Khalilzadeh
- A. Chakhmachi
- J. Yazdanpanah
Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O. Box: 14399-51113, Tehran, Iran
چکیده [English]
In this paper, the effects of the pulse rise-time in the performance of the electron heating in the interaction of intense laser pulse with under-dense plasma have been investigated using the particle-in-cell (PIC) simulation code. In this way, two laser pulses with a length of 200 fs and different pulse rise-time of 80 fs and 40 fs have been selected. The laser intensity and the plasma density are I=1018 w/cm2 and n=0.02 ncr (ncr is the plasma critical density), respectively. To correctly characterize the local plasma temperature in different regions of plasma, the stress tensor elements have been used. Our results show that the electron heating and the temperature of the electrons are strongly dependent on the laser pulse rise-time and increase significantly with decreasing the pulse rise-time. In other words, when the pulse rise-time is initially smooth (80 fs), the scattering fields can provide the necessary condition for stochastic heating. Whereas, in the quickly rising pulses (40 fs), the electron heating is initiated by the wave breaking. In the following, the effect of increasing the laser pulse intensity on the electron heating is investigated for the pulses with different rise-times, hence these effects are more severe for the pulses with the short rise-time.
کلیدواژهها [English]
- Electron heating
- Laser-plasma interaction
- Particle simulation
- Pulse rise-time
- Stress tensor element