انتشار موج ضربه حاصل از برهمکنش ASE با هدف در سازوکار شتابدهی لیزری یون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازمان انرؤی اتمی ایران- پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

2 پژوهشکده پلاسما و گداخت

چکیده
روش شتابدهی TNSA یکی از کارآمدترین تکنیک‌های شتابدهی لیزری یون است. یکی از چالش‌های اصلی در بهینه‌سازی این روش، تأثیرات مخرب پیش‌پالس‌های لیزری بر هدف است که می‌توانند با ایجاد پلاسما و تغییر چگالی و دمای ماده، به تشکیل موج‌های ضربه و افت کارایی شتابدهی منجر شوند. در این پژوهش، اثرات طول زمانی، شدت پیش‌پالس لیزری (ASE) و جنس هدف بر تشکیل و انتشار موج ضربه در فرآیند شتابدهی یون به روش TNSA بررسی شده است. نتایج عددی و شبیه‌سازی‌های هیدرودینامیکی یک‌بعدی نشان می‌دهد که در شدت‌های پایین‌تر ASE (در حدود W/cm² 1011و مدت‌زمان 1 تا 2 نانوثانیه)، هدف فویل‌ آلومینیومی جابه‌جایی کمی داشته و پیش‌بینی می‌شود به دلیل عدم تغییر شکل پشت هدف، عملکرد شتابدهی یون افت نکند. اما با افزایش شدت پیش‌پالس، به‌ویژه در مواد سبک‌تر مانند پلیمر CH، تغییرات چگالی و جابه‌جایی هدف بیشتر می‌شود که این کارایی شتابدهی را کاهش می‌دهد. این یافته‌ها مبنایی برای تعیین شرایط بهینه آزمایش‌های شتابدهی لیزری فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

ASE derived Shock wave propagation in the laser-driven ion acceleration mechanism

نویسندگان English

mohammad jafar jafari 1
somayeh rezaei 2
1 عضو هییت علمی
2 سازمان انرژی اتمی ایران- پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای
چکیده English

The Target Normal Sheath Acceleration (TNSA) method is one of the most efficient techniques for laser ion acceleration. One of the main challenges in optimizing this method is the detrimental impact of laser pre-pulses on the target, which can lead to plasma formation and changes in material density and temperature, resulting in shock wave formation and reduced acceleration efficiency. This study investigates the effects of laser pre-pulse duration and intensity (ASE) and target material on the formation and propagation of shock waves in the proton acceleration process via the TNSA method. The numerical results and one-dimensional hydrodynamic simulations indicate that, at lower ASE intensities (around 1011 W/cm2 and durations of 1 to 2 nanoseconds), the aluminum foil target undergoes minimal displacement, and due to the lack of deformation at the target’s rear side, It is expected that due to the lack of deformation at the target’s rear side, ion acceleration performance will not degrade. However, as the pre-pulse intensity increases, especially in lighter materials such as CH polymer, density variations and target displacement become more pronounced, which reduces the acceleration efficiency. These findings provide a basis for determining optimal conditions for laser acceleration experiments.

کلیدواژه‌ها English

ASE pre-pulse
Hydrodynamic Simulation
Shock wave
laser acceleration

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 دی 1403