《激光等离子体相互作用驱动高能质子的稳相加速方法研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光等离子体相互作用驱动高能质子的稳相加速方法研究（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、激光等离子体相互作用驱动高能质子的激光等离子体相互作用驱动高能质子的稳相加速方法稳相加速方法研究研究（ PSA: Phase Stability Acceleration）颜学庆颜学庆a, 郭之虞郭之虞a，林晨，林晨a，刘必成，刘必成a，陆元荣，陆元荣a，方家驯， 陈佳洱，方家驯， 陈佳洱a a北京大学核物理与核技术国家重点实验室 重离子物理研究所北京大学核物理与核技术国家重点实验室 重离子物理研究所 盛政明盛政明b b中科院物理所中科院物理所2007兰州核物理大会兰州核物理大会主要内容主要内容一、激光等离子体加速电子理论和实 验进展二、激光等离子体稳相加速机制的提 出（Phase Stabi
2、lity Acceleration）三、激光驱动高能质子的应用前景一、激光等离子体加速电子理论和实 验进展激光等离子体加速方法的提出激光等离子体加速方法的提出?1979 Dawson 和Tajima提出 LWFA 激光激光（高能电子束高能电子束）激发等离子体波用于 持续加速电子！Laser Pulse等离子体波等离子体波为什么采用激光等离子体为什么采用激光等离子体?常规RF加速器梯度100 GV/mPlasma cavity100 m1 mRF cavity?局限：能散大，能量低能散大，能量低 2004 Nature 在实验中找 到了降低能散的方法在实验中找 到了降低能散的方法?理论 Bubb
3、le regime Blow out regime单能电子激光加速理论进展1GeV单能电子出束单能电子出束Nature physics VOL 2 OCTOBER 2006 （LBNL，Leemans et al）Energy doubling of 42 GeV electrons in a metre-scale PWFANature Vol445,2007 SLAC and UCLAH. Schwoerer, et al. Jena Uni. Nature 439, 445 (2006).最新的离子加速实验进展（最新的离子加速实验进展（1）质子1MeV,能散20%Microstructu
4、red target准单能C准单能C5+5+（3MeV/A,17%）（3MeV/A,17%） Hegelich et al., Nature 439, 441 (2006)最新的离子加速实验进展（最新的离子加速实验进展（2）Hegelich et al., Nature 439, 441 (2006)二、激光等离子体稳相加速机制的提 出（Phase Stability Acceleration）三种离子加速机制三种离子加速机制?(1) Backward ion acceleration?Forward ion accelerationLaser Piston(2)from the front
5、side of the target(3)from the back side of the targetShock cceleration鞘层加速鞘层加速(TNSA)Ambipolar accelerationTNSA model(鞘层加速鞘层加速)鞘层鞘层加速机制的基本特点?大部分激光能量首先用于电子 加热，只有很少的能量通过静 电场传递给离子。?虽然加速梯度高，但是加速长 度很短。(1m)?采用线偏振线偏振光照射高密度固体靶，JB机制加热 电子，等离子体扩张过程中产生电荷分离场（静 电场静 电场）用于加速离子。?没有纵向聚焦机制（稳相机制稳相机制）TNSA机制中实现单能离子途径机制中实现
6、单能离子途径1) 采用双层靶双层靶（金属重靶含氢的黏附物），靶后表 面加速 (TNSA)；加速实验得到的质子能量 1010)?激光直接与固体靶相互作用（忽略预等离子体）?光几乎全部反射，光压压缩靶中的电子直到与静 电场平衡平衡；绿色：质子，蓝色：电子有质动力静电力有质动力静电力L=d+ls3.PSA中离子和电场分布示意图中离子和电场分布示意图10/ ,(0)xEE x dxd=1012 per pulse） 3. 激光到质子的能量转化效率高（20%) 4. 在推拉加速(push and pull)过程中单能质子 与电子一起运动单能质子 与电子一起运动，有利于抑制空间电荷效 应和强流质子束的传输！PSA机制小结机制小结三、激光驱动高能质子的应用前景三、激光驱动高能质子的应用前景?核聚变质子快点火（FIICF） 1523MeV质子，10kJ，要求激光到 质子的转化效率大于10%。?质子癌症治疗 250MeV 单能质子，能散小于5谢谢！
