超强激光与固体气体复合靶作用产生高能氦离子

• 作者: 卢峰 张博 张发强 张镱 杨雷 洪伟 滕建 王少义 矫金龙 董克攻 谷渝秋 贺书凯 邓志刚
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 激光氦离子源 激光等离子体作用 离子加速
• 年，卷（期）: 2017,（8）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理
• 页码范围: 246-253
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.085201

摘要

激光氦离子源产生的MeV能量的氦离子因有望用于聚变反应堆材料辐照损伤的模拟研究而得到关注.目前激光驱动氦离子源的主要方案是采用相对论激光与氦气射流作用加速儈能氦离子,但这种方案在实验上难以产生具有前向性和准单能性、数MeV能量、儈产额的氦离子束,而这些氦离子束特性是材料辐照损伤研究中十分关注的.不同于上述激光氦离子产生方法,我们提出了一种利用超强激光与固体-气体复合靶作用产生氦离子的新方法.利用这种方法,在实验上,采用功率密度5×1018 W/cm2的皮秒脉宽的激光脉冲与铜-氦气复合靶作用,产生了前向发射的2.7 MeV的准单能氦离子束,能量超过0.5 MeV的氦离子产额约为1013/sr.二维粒子模拟显示,氦离子在靶背鞘场加速和类无碰撞冲击波加速两种加速机理共同作用下得到加速.同时粒子模拟还显示氦离子截止能量与超热电子温度成正比.