ЦИЭС - xcels

131
большие энергии (от нескольких десятков и сотен кэВ до нескольких МэВ). Далее
происходит разлет этих электронов во всех направлениях, при этом из-за высоких
энергий электроны имеют малые сечения рассеяния на атомах мишени и
практически бесстолкновительно проникают сквозь толщь фольги, достигая
поверхности, противоположной облучаемой. За счет высокой энергии, несмотря на
удерживающие электростатические силы со стороны ионов мишени, быстрые
электроны по инерции вылетают за пределы металлической фольги, формируя
вблизи поверхности квазистационарное электрическое поле разделения зарядов,
направленное по нормали к поверхности. Это поле в свою очередь обеспечивает
ускорение ионов по нормали с поверхности мишени. Следует отметить, что в
первых экспериментах наблюдались протоны и легкие ионы, которые содержались
в приповерхностном слое, обычно присутствующем в естественных условиях из-за
образования оксидной пленки и конденсации паров воды.
Рис. 4.7. Условная схема метода ускорения ионов приповерхностным слоем
нагретых электронов (источник:[46]). Падающий слева лазерный импульс
нагревает электроны мишени, которые, расширяясь за пределы мишени, создают
электростатическое поле. Лёгкие ионы и протоны, находящиеся на поверхности
мишени ускоряются этим полем по направлению, практически
перпендикулярному к поверхности мишени
Одним из первых экспериментов, демонстрирующим возможность ускорения
ионов в вышеописанном процессе, стал эксперимент проведенной в Ливерморской
национальной лаборатории, в котором генерируемый петаваттной лазерной
системой Nova импульс с длительностью 0,5-5 пс и пиковой интенсивностью более
10 20 Вт/см 2 фокусировался на поверхность различных металлических фольг. В
эксперименте регистрировались ускоренные с обратной поверхности фольг лёгкие
ионы, имевшие квазимаксвелловское распределение по энергиям, которое тянулось
до энергии около 55 МэВ. Всего было ускорено более 10 13 частиц со средней
энергией около 1 МэВ [47].