激光多通道靶相互作用中靶面法向鞘层加速的增强

摘要： 研究了>100飞秒相对论激光脉冲辐照由一排平行长导线和平面背箔组成的多通道靶材时产生的离子靶面法向鞘层加速（TNSA）现象。二维粒子模拟显示：激光从导线中拉出大量致密的热阿秒电子束团，这些电子束团受到激光相对论性有质动力力与导线间真空通道激发的横向磁模式纵向电场的协同前向加速作用。这些电子具有显著的双温能谱特征，高能电子温度接近有质动力势能的两倍。当电子穿透背箔后，会在其后表面诱导产生比无通道情况更强且前沿延伸更远的鞘层电场，从而使TNSA离子获得更高最大能量和激光-离子能量转换效率。研究发现：当激光强度为1.37×10^20 W/cm2、脉宽165飞秒、能量25.6焦耳时，可产生85 MeV质子和31 MeV/u碳离子，激光-离子能量转换效率达30%。研究还分析了通道尺寸和激光偏振对TNSA离子的影响。