《強脈衝雷射驅動固體薄膜靶的單能離子加速機制研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由卓紅斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：強脈衝雷射驅動固體薄膜靶的單能離子加速機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：卓紅斌
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著超強超短雷射技術的飛速發展，尤其是高功率太瓦和拍瓦雷射裝置的建立，基於超強雷射與電漿相互作用產生的高能離子束受到國內外研究人員的廣泛關注。如何利用雷射加速並獲得優質、單能的離子束成為當前強場物理研究的一個熱點研究方向。本項目擬採用理論分析和大規模粒子模擬相結合的方法研究超強超短脈衝雷射驅動固體薄膜靶的單能離子加速機制，分析各種電漿不穩定性和輻射阻尼效應對離子加速過程影響和內在物理機制，提出有效的最佳化離子加速方案,得到加速離子能量、能散、束流品質、轉換效率等與雷射強度、固體靶參數的三維定標關係。
結題摘要
超強超短脈衝雷射驅動高品質離子束可以廣泛套用於癌症治療、超快物理成像、同位素產生以及雷射聚變點火等重要領域。不過，上述系列套用對離子束品質如數目、能散、發散角等物理量均提出極其苛刻的要求。目前，基於超強雷射與電漿相互作用產生的高能離子束存在兩種主要加速機制，即靶後鞘層電場離子加速機制和雷射輻射光壓離子加速機制。其中，鞘層加速機制主要利用雷射加速固體靶前表面的高能電子輸運到固體靶後，在後表面形成的極強電荷分離場並實現離子加速。該加速機制產生的離子束具有低密度、寬能散和大發散角的特徵。相比較而言，雷射光壓加速機制主要利用超強雷射有質動力，在固體靶前表面形成穩定的電荷分離場。該加速結構能夠有效俘獲加速離子並實現長時間、高效率的加速過程。加速產生的離子束具有高效率、低能散和較好的方向性，是當前強場物理研究的一個熱點研究方向。本項目中，我們採用理論分析和大規模粒子模擬相結合的方法研究了超強超短脈衝雷射驅動固體薄膜靶的單能離子加速機制。通過分析雷射光壓離子加速過程中存在的各種電漿不穩定性和輻射阻尼效應對離子加速過程影響和內在物理機制，提出多種有效的最佳化離子加速物理方案,得到加速離子能量、能散、束流品質、轉換效率等與雷射強度、固體靶參數的三維定標關係。同時，針對雷射離子加速過程中存在的各種關鍵物理問題如超熱電子產生、輸運以及離子加速過程中伴隨的高亮輻射問題開展深入研究，獲得重要研究成果。相關研究結果對於未來開展緊縮性台面離子加速器與輻射源研製具有非常重要的指導意義。
