نقش یونیزاسیون میدانی در ساز و کار شتاب دهی پروتون از طریق برهم کنش پالس شدت بالا در پهناهای متفاوت

مکانیزم شتاب ­دهی غلافی پروتون (TNSA) یکی از رایج ترین مکانیزم های شتاب­ دهی پروتون در چیدمان های تجربی می باشد. در این پژوهش با استفاده از شبیه سازی های دو بعدی ذره در سلول (PIC) به مطالعه اثر یونیزاسیون میدانی در برهم ­کنش پالس لیزر شدت بالا با طول پالس های مختلف بر روی عملکرد شتاب ­دهی پروتون پرداخته شده است. برای این منظور دو هدف جامد (تقریبا خنثی) و نیز پلاسمای کاملا یونیزه از جنس آلومینیم با ضخامت ۵/۰ میکرومتر که با یک لایه نازک هیدروژن با ضخامت ۵۰ نانومتر جفت شده است در نظر گرفته شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد با ثابت گرفتن انرژی پالس لیزر و برای شدت های متوسط لیزری (در این جا a۰=۱۰ برای پالس با پهنای ۲۵ فمتوثانیه) استفاده از ساختار جامد منجر به افزایش انرژی بیشینه پروتون ها حدود ۳۶ درصد نسبت به حالت هدف با ساختار پلاسما می شود. به علاوه اختلاف ایجاد شده در انرژی قطع در دو حالت هدف جامد و پلاسمای ایده ­آل با افزایش پهنای پالس لیزری کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی ذره ای ، شتاب دهی لیزری پروتون ، مکانیسم TNSA ، پهنای پالس لیزر ، یونیزاسیون میدانی