超短超强激光与薄膜靶相互作用中离子加速的实验研究和理论模拟

发布时间：2021-11-15 22:21

　　本论文的工作主要是围绕超短超强激光与固体薄膜靶相互作用中离子加速的研究展开。论文包括三个主要部分：一是激光与薄膜靶相互作用时靶后表面加速出的碳离子的来源；二是超强激光与固体薄膜靶相互作用中靶后法线方向离子加速的实验研究；最后是基于稳相加速机制,利用二维Particle-In-Cell （PIC）串行粒子程序模拟超强圆偏振激光与混合靶相互作用中高能（-GeV）质子的产生。第一部分首先介绍了激光与固体靶相互作用的电离机制,主要有：激光直接电离、场致电离和碰撞电离；然后分析了靶后法线方向碳离子的来源。结果表明C4+及更低价态的碳离子主要由场致电离（Field Ionization by Barrier Suppression）产生,而高价态的C5+和C6+离子主要来自于超热电子与靶表面的碰撞电离（Collisional Ionization）。第二部分主要介绍了在中国科学院物理研究所光物理重点实验室“极光-III（Xtreme Light-Ⅲ）"上进行的离子加速的实验。1.实验中确定了质子加速的最佳靶厚为2.5μm,对应的质子最大截止能量约为3.9MeV。基于TNSA机制估算了超热电子在靶后... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光的吸收机制
    1.3 超强激光与等离子体相互作用中高能离子的产生
        1.3.1 激光尾波场电子加速
        1.3.2 离子加速机制
    1.4 等离子体数值模拟的研究方法
    参考文献
第二章 电离机制
    2.1 激光对靶背表面的直接电离(Direct Ionization by Laser)
    2.2 场致电离
        2.2.1 FIBS(Field Ionization by Barrier Suppression)模型原理
        2.2.2 ADK模型
    2.3 碰撞电离(Collisional Ionization,CI)
    2.4 不同价态碳离子来源的实验研究
        2.4.1 实验条件
        2.4.2 实验结果与讨论
    2.5 小结
    参考文献
第三章 超强激光与薄膜靶相互作用中靶背粒子加速的实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验布局
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 靶厚度变化对离子加速的影响
        3.3.2 电子双温分布
    3.4 小结
    参考文献
第四章 圆偏振激光与混合靶相互作用中高能质子加速的理论模拟
    4.1 引言
    4.2 模拟参量
    4.3 模拟结果与讨论
    4.4 小结
    参考文献
第五章 总结
在学期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用[J]. 陈民,盛政明,郑君,马燕云,张杰.  计算物理. 2008(01)
[2]第一讲 台面型电子加速器——激光尾波场加速器[J]. 陈民,盛政明,马燕云,张杰.  物理. 2006(12)
[3]时域有限差分法中电磁场的吸收边界条件[J]. 徐涵,常文蔚,银燕.  计算物理. 2003(04)
[4]激光等离子体相互作用的2（1/2）维粒子模拟程序[J]. 马燕云,常文蔚,银燕,曹莉华,岳宗五.  计算物理. 2002(04)
[5]等离子体粒子模拟双时标算法[J]. 聂小波,张家泰,许林宝.  计算物理. 1991(03)



本文编号：3497607