《高對比度超強雷射級聯加速高能質子束》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由王文鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高對比度超強雷射級聯加速高能質子束
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王文鵬
- 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超強雷射與電漿相互作用產生高性能質子束已成為可能，其套用廣泛。在不提高雷射能量的前提下，提高質子的能量或者提高雷射能量轉化到質子束能量的效率是非常有意義的一件事情。本項目主要研究通過使用超高對比度雷射與薄膜靶的TNSA級聯作用，提高質子束的最高截止能量和改善質子能譜的單能性。本項目的主要內容為：1、利用中科院上海光機所強光實驗室的高對比度雷射（主脈衝前100ps處對比度~1e11）與超薄靶作用，提高單級TNSA作用產生的質子束的最高截止能量。2、進行級聯TNSA，進一步提高質子的能量。3、採用兩步式級聯TNSA改善質子能譜，得到準單能的質子束。4、結合模擬和實驗，總結在高對比度相對論雷射條件下，得到準單能、高能質子束的實驗參數和設計要求。本項目有助於揭示高性能（能量高，準單能）質子束產生的物理本質。
結題摘要
自從2000年開始利用超強雷射驅動離子加速實驗以來，質子加速的已經發展了十幾年，但是，更接近實際套用的質子能量和能譜方面的改善卻進展緩慢，如何在現有實驗室條件下，進一步提高質子束能量，改善質子束能譜，是質子加速領域內的一個難題，我們的項目試圖通過級聯加速方式來改善這一難題，經過努力，最終我們在實驗中實現了質子兩級級聯加速，並驗證了：在現有實驗室條件下，進行更高能量質子束的級聯加速是可能的。本項目組基本合理完成了項目契約的要求，不僅在質子加速方面取得豐富的成果，同時還進一步實現了質子成像的套用，為將來的實驗提供了探測手段。最後依靠質子成像這一技術手段，在實驗中實現了高效級聯質子加速。另外，本項目組開展的實驗中的物理結果間接反映了實驗室的雷射器運行情況，為雷射器的升級發展提供了可靠的實驗依據。目前世界上只有一個實驗小組成功實現了級聯TNSA實驗，當時他們獲得1MeV的準單能質子束。我們現在通過改良的質子成像技術手段，在空間和時間上成功實現了對級聯質子加速的精確調控，獲得了5MeV的準單能質子束，打破了之前的級聯TNSA加速質子束的能量的世界紀錄。目前，國內對超高對比度雷射進行的TNSA研究並不多，其中的物理本質和規律並不是很清楚，還有許多細節問題需要解決，我們的工作意義重大，它不僅可以揭示高性能（能量高，準單能）質子束產生的物理本質，而且可以指導以後的理論工作，並為實驗提供必要的經驗，具有重大的套用價值和經濟效益。
