Journal Issue: Квантовая электроника
Загружается...
Volume
2023 - 53
Number
3
Issue Date
Journal Title
Journal ISSN
0368-7147
Том журнала
Том журнала
Квантовая электроника
(2023 - 53)
Статьи
Публикация
Открытый доступ
Каскадное ускорение электронов в плазменном канале, созданном несколькими лазерными импульсами петаваттной мощности
(2023) Стародубцева, Е. М.; Цымбалов, И. Н.; Иванов, К. А.; Горлова, Д. А.; Савельев, А. Б.
Предложен способ расчета многостадийной схемы прямого лазерно-плазменного ускорения электронов для преодоления эффекта дефазировки и истощения пучка накачки. Предлагаемый метод позволяет оценить параметры плазменного канала для каждой стадии ускорения, а также допустимые диапазоны углов инжекции электронов в следующую стадию. Приведен расчет трехстадийного ускорения электронов до энергии 1 ГэВ при заряде пучка 400 нКл.
Публикация
Открытый доступ
Лазерно-плазменный инжектор ультракороткого сгустка электронов
(2023) Кузнецов, С. В.; Умаров, И. Р.; Андреев, Н. Е.
Представлены результаты численного моделирования методом частиц в ячейках (PIC) процесса генерации сгустка электронов лазерным импульсом при взаимодействии с разреженной газовой мишенью. Показано, что посредством механизма самоинжекции электронов при опрокидывании кильватерной волны лазерного импульса, распространяющегося по восходящему склону плотности плазменной мишени, можно получать сгустки электронов субфемтосекундной длительности с зарядом в сотни пКл и энергией электронов в сотни МэВ. Рассмотренный механизм образования коротких сгустков является основой для разработки инжектора.
Публикация
Открытый доступ
Ускорение ионов силой радиационного давления при взаимодействии экстремально интенсивного импульса циркулярно-поляризованного лазерного излучения с твердотельной мишенью
(2023) Самсонов, А. С.; Костюков, И. Ю.
Рассматривается возможность эффективного ускорения ионов за счёт силы светового давления экстремального интенсивного импульса циркулярно поляризованного лазерного излучения. С помощью полноразмерного трёхмерного моделирования методом частиц-в-ячейках найдены параметры мишени, такие как толщина и концентрация, и степень фокусировки лазерного излучения, оптимальные с точки зрения эффективности конверсии энергии излучения в энергию ионов, максимальной энергии и заряда ионов. Показано, что при параметрах лазерного излучения, ожидаемых на установке XCELS, возможно получение пучка ионов с энергией до 1.7 ГэВ/нуклон с эффективностью конверсии, достигающей 40 %, и зарядом ионов с энергией свыше 500 МэВ/нуклон более 50 нКл.
Публикация
Открытый доступ
Лазерное ускорение ионов с использованием мишеней низкой плотности
(2023) Брантов, А. В.; Ракитина, М. А.; Глазырин, С. И.; Быченков, В. Ю.
Рассмотрена возможность получения все еще недостижимых энергий лазерно-ускоренных ионов уровня субГэВ на нуклон, необходимых для ряда практических приложений, при использовании короткоимпульсного излучения лазера нового поколения XCELS. Для ускорения ионов до таких энергий предлагается применять низкоплотные мишени, получаемые, например, в результате предшествующего облучения твердотельной фольги дополнительным, более длинным лазерным импульсом. Использование мишеней с контролируемой преплазмой на фронтальной стороне позволяет значительно повысить эффективность нагрева электронов и последующего ускорения ионов полем разделения заряда с тыльной стороны мишени. Такой, в целом классический, механизм ускорения сравнивается с недавно предложенным механизмом синхронизованного ускорения ионов «медленным» светом. Проведенное PIC-моделирование лазерного ускорения протонов дополнено гидродинамическими расчетами для поиска оптимального профиля преплазмы, позволяющего наиболее эффективно генерировать высокоэнергетические частицы. Показана возможность получения большого числа протонов с энергиями порядка 1 ГэВ.
Публикация
Открытый доступ
Релятивистский кулоновский взрыв сферической микромишени
(2023) Ковалев В.Ф.; Быченков В.Ю.
Для лазерной установки XCELS, характеризующейся рекордной мощностью лазерного излучения и генерирующей импульсы ультракороткой длительности, обсуждается перспектива получения частиц с энергиями, достигающими гигаэлектронвольт при использовании кулоновского взрыва облучаемых лазером сферических микромишеней. Дается теоретическое обоснование возможности экспериментальной реализации режима релятивистского кулоновского взрыва крупных сферических мишеней микронного и субмикронного размеров при использовании многостороннего облучения несколькими высокоинтенсивными лазерными пучками, что недоступно пока для существующих мощных лазерных систем. Предлагаемый эксперимент обосновывается результатами теоретико-аналитических исследований процесса ускорения ионов при релятивистском кулоновском взрыве микромишеней, состоящих либо из ионов одного сорта, либо из набора легких (примесных) ионов и основных тяжелых ионов. Найдены пространственно-временные и спектральные характеристики ускоряемых ионов, обладающих релятивистской энергией и квазимонохроматическим спектром. Представленное исследование позволяет предопределить характеристики ионов рекордных энергий от взрывающихся кулоновским образом сферических микромишеней и вести теоретическое сопровождение эксперимента на установке XCELS в однопучковом и многопучковом вариантах.