《基於超薄納米靶體的雷射電漿質子加速實驗研究》是依託北京大學，由林晨擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於超薄納米靶體的雷射電漿質子加速實驗研究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：林晨
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射電漿加速的加速梯度高於傳統射頻加速器的三個量級以上，是建造未來緊湊型高能粒子加速器和輻射源的有利候選結構。2008年，北京大學和物理所、上海交通大學等單位一起首次在國際上提出利用圓偏振雷射和超薄納米固體靶體相互作用的穩相加速機制，可以獲得高品質準單能質子束。本項目將在這一理論基礎上開展大量實驗工作。包括：（1）利用自主研發的自支撐碳膜靶體，在國內現有雷射系統上開展穩相加速機制的實驗驗證研究，獲得MeV級的準單能質子束；（2）研製雷射電漿透鏡的實現條件，實驗探測其對雷射的聚焦和預脈衝淨化效應；（3）研製電漿透鏡與超薄納米固體靶體結合的複合型靶體，進一步提高質子束的能量與品質。與此同時，將根據實驗開展理論模擬和解析工作，以對實驗現象和結果作出準確的解釋。
結題摘要
雷射離子加速器是一種新型超小型加速器，它利用超強雷射脈衝與固體密度電漿相互作用，產生TV/m電荷分離場，在微米的尺度內即可將離子加速到相對論能量。雷射加速得到高流強、短脈衝的離子束，在癌症治療、聚變科學、質子成像、空間輻射等多個方向都具有重要套用。根據雷射脈衝和靶體的參數匹配，雷射離子加速可以分成靶後鞘層場加速（TNSA）、光壓加速（RPA）、庫倫爆炸、激波加速等多種機制。其中，光壓加速具有加速效率高，離子品質好等優點，越來越受到人們的重視。本項目以北京大學自主提出的光壓穩相加速為理論基礎，結合電漿鏡透鏡技術，進一步提高雷射加速的能量轉換效率，獲得高品質的準單能離子束。主要研究成果包括：（1）研發納米自支撐的類金剛石碳膜（DLC）靶體；與韓國光州大學合作，利用DLC靶體，獲得能量為46MeV的質子束和230MeV的碳離子束。（2）電漿透鏡技術可以提高雷射脈衝品質及加速效率，提出利用雷射自身的預脈衝產生燒蝕預電漿作為電漿透鏡的可行性，並進行了詳細的理論模擬研究，顯示在目前的百TW雷射系統上加入合適參數的燒蝕脈衝，可以獲得100MeV的質子束。（3）搭建電漿透鏡探測平台，包括束靶耦合、燒蝕脈衝延遲等系統，並開展了初步實驗。更為系統的實驗將在雷射器改進後進行。該項目基金所開展的研究，為後續實現電漿透鏡技術打下了較好的理論和實驗基礎。
