مطالعه و بررسی شتاب دهی پروتون ها در اندرکنش لیزرهای پرتوان با هدف های فومی

شتاب ­دهی ذرات باردار پر انرژی از مهم ­ترین کاربردهای اندرکنش لیزرهای پرتوان با پلاسما می ­باشد. با استفاده از هدف با چگالی ­های نزدیک به چگالی بحرانی، به ­دلیل همبستگی بیش تر لیزر با پلاسما، انرژی منتقل شده از لیزر به پلاسما افزایش می ­یابد. امروزه به ­دلیل ساخت هدف ­های با ساختار فومی با چگالی نزدیک به چگالی بحرانی، امکان استفاده از این نوع هدف ­های شتاب­ دهی جهت مطالعه هرچه بیش تر فرایند شتاب ­دهی ذرات در چگالی­ های نزدیک به چگالی بحرانی فراهم شده است. در این پژوهش با استفاده از روش شبیه ­سازی ذره در جعبه، شکل واقعی ساختار اهداف فومی به­ منظور مطالعه دقیق ­تر اندرکنش لیزر با هدف مورد بررسی قرار گرفته است و حالت بهینه برای فوم متخلخل از نظر ابعاد و فواصل بین حفره ها بر مبنای بیشینه ­ی انرژی پروتون­ های تولید شده پس از اتمام تپ لیزر، پیشنهاد شده است. بر اساس این مطالعات، برای فوم با چگالی ۶/۳ برابر چگالی بحرانی و ضخامت μm ۱۶، وجود حفره­ هایی به قطر μm ۵/۰ و فواصل بین مراکز حفره­ای μm ۵/۱ منجر به تولید پروتون ­هایی با بیشینه انرژی MeV ۴۰ می ‎­شود. در صورتی ­که حفره ­ها از حالت بهینه خارج شوند، کاهش انرژی بیشینه­ ۲۰ درصدی برای پروتون ­ها نسبت به فوم بدون تخلخل مشاهده خواهد شد.

Keywords:

لیزر , پلاسما , چگالی بحرانی , فوم , پروتون