Ionok lézeres gyorsítása

Az ionok lézeres  gyorsítása egy ionsugár gyorsításának folyamata szupererős lézersugárzással . Általában a gyorsítási folyamatot szilárd céltárgy besugárzásakor hajtják végre , de vannak olyan sémák is, amelyek iongyorsítást végeznek gázcélokban . A legígéretesebb sémák a fűtött elektronok felületi rétegével és a könnyű nyomással történő gyorsítás. Lézersugárzás segítségével 55 MeV energiájú ionokat kaptunk .

Fűtött elektronok felületi réteggyorsulása

A lézerrel gyorsított ionokat először 1999 - ben figyelték meg kísérletileg a Livermore National Laboratory Nova lézeres létesítményében . Amikor egy szilárd tárgyat 10 20 W/cm² intenzitású lézerimpulzussal sugároztak be a céltárgy hátoldaláról, energetikai ionok keletkezését figyelték meg, amelyek kvázi-termikus energiája körülbelül 55 MeV maximális energiájú. [1] .

Ezt a jelenséget a felhevült elektronok felületi rétege általi úgynevezett gyorsulás mechanizmusa magyarázta. Lényege abban rejlik, hogy a lézerimpulzus egy célponttal kölcsönhatásba lépve nagy sűrűségű plazma képződésével ionizálja annak anyagát . Ebben az esetben a képződött plazma elektronjait relativisztikus hőmérsékletre hevítik , amit a képződött elektronfelhő messze a célponton túli tágulása kísér. A tágulás elektrosztatikus töltésleválasztó mező megjelenéséhez vezet , ami viszont felgyorsítja az ionokat.

A felgyorsított ionok kvázi-monoenergetikus spektrumainak megszerzéséhez kompozit célpontok alkalmazását javasolták, amelyek egy nehézfém ( arany , platina stb.) vékony fóliái, amelyeknek a felületén - hidrogén vagy szén - egy ultravékony réteg könnyű atomokat raktak le . A kölcsönhatás során a nehéz ionok gyakorlatilag mozdulatlanok maradnak, míg a könnyebbek hatékonyan felgyorsulnak, megközelítőleg azonos energiájú ionnyalábot képezve.

Gyorsítás könnyű nyomással

Alternatív gyorsítási séma a könnyű nyomásgyorsítás [2] . Az ötlet az, hogy amikor egy ultravékony (körülbelül 10 nm -es ) könnyű elemekből (például hidrogénből és/vagy szénből) álló fóliát besugároznak, a fókuszált, 10 TW-nál nagyobb teljesítményű lézerimpulzusok által kifejtett fénynyomás elegendő lehet hatékonyan felgyorsítja a célt. egészében. Ezt a 2004 -ben javasolt módszert [3] kísérletileg csak 2009 -ben alkalmazták . A Max Born Institute -ban végzett kísérletben nagy kontrasztú , 20 TW -os lézerimpulzust használtak a 2,9 nm és 40 nm közötti vastagságú szénfilmek besugárzására. Az optimális eredményt egy 5,3 nm vastag filmnél kaptuk: hat töltésű szénionokat regisztráltunk, amelyek energiája körülbelül 30 MeV [4] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ S. P. Hatchett et al. Elektron-, foton- és ionsugarak Petawatt lézerimpulzusok és szilárd célpontok relativisztikus kölcsönhatásából   // Phys . Plazmák . - 2000. - Vol. 7 . - 2076. o .
  2. ↑ Andrea Macchi. A könnyű vitorla gyorsításának elmélete intenzív lézerekkel: áttekintés  // High Power Laser Science and Engineering  . - 2014. - Kt. 2 . -P.e10 . _ - doi : 10.1017/hpl.2014.13 . - arXiv : 1403.6273 .
  3. ↑ T. Esirkepov , M. Borghesi, S. V. Bulanov, G. Mourou , T. Tajima. Nagyon hatékony relativisztikus iongenerálás a lézer-dugattyús rendszerben   // Phys . Fordulat. Lett. . - 2004. - 20. évf. 92 . — P. 175003 .
  4. ↑ A. Henig et al. A körkörösen polarizált lézerimpulzusok által vezérelt ionsugarak sugárzási-nyomásos gyorsulása   // Fizik . Fordulat. Lett. . - 2009. - 1. évf. 103 . — P. 245003 .

Irodalom

Tudományos

Népszerű tudomány