ЦИЭС - xcels

130
Рис. 4.6. Зависимость относительной дозы поглощаемой энергии излучения
от глубины проникновения в воду для различных методик радиотерапии
Среди других приложений лазерного ускорения протонов можно выделить
протонографию, то есть методику определения внутренней структуры различных
объектов, путем регистрации прошедших через них протонов. Обсуждается также
концепция «быстрого поджига» для управляемого термоядерного синтеза на
основе использования для сжатия и нагрева топлива протонов, ускоренных
лазерным излучением [44].
Благодаря росту доступных интенсивностей лазерного излучения и
стимулированию со стороны возможностей применения для вышеупомянутых
приложений направление лазерного ускорения протонов и легких ионов особенно
активно развивается последние десять лет. За это время было разработано
множество различных теоретических концепций, основанных на применении
различных структурированных мишеней и использовании сильно нелинейных
релятивистских эффектов. Кроме того, были проведены первые
экспериментальные исследования, благодаря которым на данный момент уже
удалось получить протоны с энергией несколько десятков МэВ.
Исторически первым исследованным механизмом ускорения протонов и
лёгких ионов стало ускорение приповерхностным слоем нагретых электронов
(Target Normal Sheath Acceleration — TNSA) [45], суть которого заключается в
следующем (см. рис. 4.7). Интенсивный лазерный импульс фокусируется на
поверхность тонкой металлической фольги обычно под некоторым углом, чтобы
увеличить степень поглощения лазерного излучения и избежать обратного
отражения, что может привести к повреждению усиливающей среды лазерной
системы. При взаимодействии с металлической поверхностью происходит
ионизация приповерхностных атомов и быстрый (на временах порядка периода
оптического излучения) нагрев электронов, в результате которого они приобретают