Preliminary Analysis of Laser Sustained Plasma Propulsion Mechanism

Research Progress of Scheme of Target-Normal Sheath Acceleration Ion

“…随 着 激 光 技 术 的 飞 速 发 展 ， 人 们 已 能 获 得 聚 焦 强 度 超 过 10 22 W/cm 2 、 单 脉 冲 宽 度 小 于 10 fs 的 相 对 论 激 光 脉 冲 ， 这 种 激 光 脉 冲 与 物 质 的 相 互 作 用 与 许 多 应 用 有 关 ， 像 粒 子 加 速 、 激 光 驱 动 的 X 射 线 源 、 快 点 火 惯 性 约束核聚变方案等 [1][2][3][4][5][6][7] 。特别是用飞秒强激光加速带电粒子， 这种新型加速器与传统加速器相比有着巨大的 优 势 ， 因 此 近 年 来 受 到 人 们 的 广 泛 关 注 。 强 激 光 与 等 离 子 体 相 互 作 用 加 速 电 子 和 质 子 ， 已 经 得 到 了 广 泛 的 理论和实验研究， 目前电子加速的主要机制有激光有质动力加速和激光尾波场加速。离子的主要加速机制 有激波加速、 光压加速以及靶后鞘层加速(TNSA)机制等。由于高能离子在各领域具有广阔的应用前景， 所 以近年来， 离子加速备受人们关注 [8][9][10][11] 。但是所有的应用都需要高质量的离子束， 即： 不但能量要高， 而且单 能性要好， 例如： 用于医学肿瘤治疗的质子束的能谱宽度为 Δε/ε ≤ 2% ， 以此来保证在对肿瘤进行治疗的同 时不伤害到邻近的其他组织器官。因此， 获得能量较高以及单能性较好的高性能离子是目前离子加速研究 的主要目标。而目前对离子加速的主要机制是利用电荷分离(即： 热电子或者能量电子与离子分离)所产生 的静电场来加速离子。当电子加热到高温或加速到高能时， 电子能够与等离子体中的离子分离从而造成电 荷 分 离 ， 产 生 一 个 静 电 鞘 层 ， 而 处 在 这 个 静 电 场 中 的 离 子 将 被 加 速 。 对 于 离 子 ， 由 于 其 惯 性 大 ， 需 要 的 加 速 [12][13][14][15][16][17] 。当飞秒强激光与固体靶…”