Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Obr. 1. b) Elektronový snímek 100 nm tenké mylarové fólie pokryté polystyrénovými kulikami<br />
o velikosti 260 nm. Snímek pochází z oblasti okolo hrany fólie, kde nejsou kuliky uspoádané tak<br />
pravideln.<br />
ká tní m laserové m systé mu UHI, který vytváí laserové impulsy<br />
s výkonem až 100 TW a délkou 25 fs. Tento laserový<br />
systém navíc používá dvojici plazmových zrcadel ke zvýšení<br />
kontrastu impulsu až na 10 10 . To je v našem pípad velmi<br />
dležité, nebo to zaruuje, že struktura na povrchu tere<br />
není poškozena laserovým pedpulsem.<br />
Urychlování iont pi interakci krátkých laserových puls<br />
s teri probíhá pedevším díky procesu Target Normal Sheath<br />
Acceleration (TNSA) [1]. Pi absorpci laserového impulsu<br />
vznikají v teri horké elektrony. Tyto elektrony expandují<br />
z povrchu tere do vakua a tím se tento ter stává pozitivn<br />
nabitým. Na jeho povrchu pak vzniká velmi silné kvazistatické<br />
elektrické pole, jímž lze urychlit ionty na velmi vysoké energie.<br />
Pro efektivní urychlování iont je dobré jednak zmenšit<br />
rozmry tere, nebo tím zvýšíme koncentraci horkých elektron<br />
na jeho povrchu a tedy i zesílíme vznikající elektorstatické<br />
pole a dále zvýšit absorpci laserového impulsu. Zvýšení<br />
absorpce laserové energie je možné pomocí mikroskopické<br />
povrchové struktury. Tato skutenost byla demonstrována<br />
v mnoha experimentech zamených na zvýšení intenzity<br />
rentgenového záení vyzaovaného z tere [2]. Dosud však<br />
nebyly takové tere použity v experimentech spojených<br />
s urychlováním iont.<br />
V naš í skupin byly provedeny simulace charakterizují cí<br />
absorpci laserové ho zá ení v ter í ch s rovný m a strukturovaný<br />
m povrchem. Pomocí t chto simulací jsme demonstrovali,<br />
ž e mikroskopická struktura na povrchu ter e vý razn<br />
zvyš uje absorpci energie laserové ho pulsu, a elektromagnetická<br />
energie je tak efektivn transformová na do kinetické<br />
energie horký ch elektron . Vliv mikroskopické struktury<br />
jsme zkoumali pro r zné ú hly dopadu laserové ho pulsu a pro<br />
r zné podmí nky kontrastu laserové ho zá ení . V simulacích<br />
byla zkoumána také úinnost a efektivita urychlování iont<br />
v závislosti na povrchové struktue a bylo ukázáno, že ideální<br />
velikost této struktury je blízká vlnové délce laserového<br />
záení. Rovnž bylo zjištno, že tvar a pravidelnost povrchové<br />
struktury nehraje píliš velkou roli. Simulace se proto<br />
dále soustedily na tere z tenké fólie pokryté mikrokulikami<br />
z polystyrenu viz obr. 1, nebo tento ter jsme schopni relativn<br />
jednoduše vyrábt. Výsledky<br />
teoretických výpot co do efektivity<br />
urychlování proton a maximální<br />
energie urychlených proton jsou<br />
zobrazeny v obr. 2. a byly rovnž<br />
shrnuty v lánku [3].<br />
Z hlediska experimentálního však<br />
projekt bohužel dosud úspšný nebyl,<br />
nebo alespo ne do té míry, jak<br />
jsme pedpokládali pi jeho pedkládání.<br />
V prbhu realizace projektu<br />
totiž docházelo k renovaci laserového<br />
systému UHI v CEA Saclay a tato<br />
renovace byla doprovázena neoekávanými<br />
problémy, které znemožnily<br />
konání experiment. Proto zatím<br />
nedošlo v Saclay k žádnému experimentu<br />
týkajícímu se urychlování iont<br />
s teri navrženými naší skupinou<br />
(resp. k tomuto experimentu dochází<br />
až v tchto dnech – erven <strong>2012</strong><br />
– v rámci projektu SLIC001693 evropské<br />
iniciativy Laserlab Europe).<br />
V prbhu projektu se však podailo<br />
také navázat spolupráci s týmem<br />
výzkumných pracovník v Advanced<br />
Photonics Research Institute v Korejské<br />
republice a provést mení<br />
urychlování iont na jejich laserovém systému, který je podobný<br />
systému v CEA Saclay. Výsledky tchto experiment<br />
potvrzují naše simulace a budou v brzké dob publikovány.<br />
V rámci tohoto projektu jsme tedy navázali dlouhodobou<br />
a plodnou spolupráci s dalšími výzkumnými skupinami. Výsledky<br />
této spolupráce nabízejí slibnou perspektivu pi pokra-<br />
ování výzkumu tohoto tématu a jsou velmi dležité i v souvislosti<br />
s pedpokládanou stavbou unikátního laserového centra<br />
ELI v R.<br />
Obr. 2. Maximální energie urychlených proton a úinnost transformace<br />
laserové energie do energie všech urychlených iont vypoítané<br />
v simulaci s terem, kde je 200 nm silná plastová folie pokryta<br />
vrstvou polystyrenových kuliek o rzné velikosti ( je vlnová délka<br />
laserového záení.) Délka laserového impulsu je 20 fs, maximální intenzita<br />
2×1019 W/cm2 a velikost ohniska je 5 (FWHM).<br />
[1] S. C. Wilks a kolektiv Physics of Plasmas 8, 542–549 (2001).<br />
[2] G. Kulcsar a kolektiv Physical Review Letters 84, 5149–5152<br />
(2000).<br />
[3] O. Klimo a kolektiv New Journal of Physics 13, 053028 (2011).<br />
X<br />
píloha ip&tt 3/<strong>2012</strong> – transfer technologií
Change language