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激光离子加速器研究意义及必威体育精装版进展 黄永盛 高功率准分子激光实验室 核技术所 目录 研究背景与意义 研究进展：理论与实验 对已有实验的指导意义及将来可能的研究方向 研究背景与意义 放射性同位素生产 激光诱导核反应 加速器注入器 日本物理化学研究实验室，RIKEN，2001. 质子照相：超快，ps 研究进展：理论与实验 目前实验（LANL）最高离子能量65MeV 单能性15-20% 目前实验最高离子能量65MeV 等离子体通道加速的优势与可能 等离子体加速机制 TNSA （Target Normal Sheath Acceleration）(Wilks) 冲击波 库伦爆破 空泡加速(Shen BF) 尾场加速(Sentoku, POP, 10,2009(2003)) 等离子体通道加速(PRL, 103,165002(2009)) 光压加速，稳相加速机制(PRL, Yan, 2008) 纳米双层靶 （NJP，11,093035 (2009, )） CP激光 能散10%左右 发散角小于3度 理论基础 等离子体真空自由膨胀 仍然不清楚，高度非线性 目前已有的动理学理论 基于准中性等离子体假设 实际的物理状况： 非准中性，超强电荷分离场，各向异性，超短时间尺度（非Maxwell分布） 激光加速离子的机制研究-基于流体力学模型 等离子体膨胀模型 --自相似-----Mora， Gurevich（PRL，1979），Huang （APL, 92(031501)） --准中性---- Mora， Gurevich（PRL，1979），Huang （APL, 92(031501)） --半自相似--- Huang (APL,92(141504)) --非准中性--- Huang (APL,92(141502)) --二维---Huang (APL,92(141502)) --二维各向异性—Huang(PRE(80，056403)） 对已有实验的指导意义及 将来可能的研究方向 激光加速离子拓需解决的问题 1、单能性的问题 ------靶的设计，新的加速机制？冲击波？空泡？ 2、能量的提高 ------新的加速机制？空泡？冲击波？混合加速？光压加速？等离子体通道？（是否可以参考电子加速？PRL，103，165002） 实验上的难点 靶的设计：（纳米须，天鹅绒，纳米薄膜靶），各种奇特的靶型如何在实验上得到实现？ 是否考虑新的加速形式（通道，空泡）？ ------要求理论结合实验 激光的稳定性的要求 激光对比度的要求 -----KrF激光的优势，固体激光的难点 实验上要测量的参量 激光功率密度，脉冲宽度，对比度，焦斑半径，能量集中度 电子温度与密度（很难） 离子最大能量与能谱 离子角分布 参数优化选择 最佳脉宽 最佳靶厚 在激光能量足够高的情况下，可以选择较大的焦斑半径 合适靶材与靶体结构 将来可能的研究方向 1、空泡加速机制的研究，及其用来描述质子加速的条件 2、探讨究竟如何得到更高能量的离子加速：预加速，多种机制的有效耦合？ 3、设计新的双层靶和微结构靶 * * K. Nemoto, Applied Physics Letters, 78,595(2001) Nature，2006 德国，Max-Planck实验室，CP laser 相对论高能电子 极端密度条件 超强电荷分离场 时间尺度 维数 电子回流