研究目的
研究超强激光与均匀及纳米多孔近临界等离子体的相互作用，以理解其对质子加速的影响。
研究成果
研究表明，在中等激光强度下，均匀近临界等离子体层比纳米多孔层更能有效增强质子加速，这得益于更好的激光能量耦合和自聚焦效应。该发现对优化激光驱动离子源具有重要意义。
研究不足
该研究基于二维模拟，与三维模拟相比，可能会使质子截止能量高估两倍。研究重点在于质子能量的定性评估，而非精确估算。
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超强激光与均匀及纳米多孔近临界等离子体相互作用的参数研究
DOI：10.1063/1.5131860
期刊：AIP Advances
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
利用二维粒子模拟方法，系统研究了均匀近临界等离子体（UNCP）与纳米多孔近临界等离子体（NPNCP）在短脉冲强激光作用下的响应特性。通过参数化研究，分析了固体靶前表面沉积均匀层与纳米多孔层时，在宽范围激光强度（归一化振幅a0=5-25）和前层平均密度ne=0.3-3nc（nc为临界密度）条件下质子最大能量的变化规律。研究发现：对于厚度小于10微米的前层，质子最大能量与靶材孔隙率和密度无关；但在较厚靶材中，相比均匀结构，纳米多孔结构会降低激光能量吸收率，进而减小质子最大能量。结果表明：在中等激光强度下采用UNCP替代NPNCP时，质子最大能量可提升23%。该增强效应源于UNCP层中形成的优质等离子体通道使激光脉冲快速自聚焦，并主导直接激光电子加速机制。而NPNCP情况下，等离子体结构对激光的散射会削弱激光强度并增加无序性，从而影响激光能量向电子的高效耦合。
作者：
S. Rezaei，E. Yazdani，M. J. Jafari
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