ЦИЭС - xcels

132
Одним из способов получения ионных пучков с квазимоноэнергетическими
спектрами, что требуется для большинства приложений, является использование
структурированной мишени в виде металлической фольги намеренно покрытой
тонким слоем, содержащим ускоряемые лёгкие ионы [48]. Идея заключается в
том, что после формирования ускоряющего поля вблизи задней поверхности
тяжелые ионы фольги в течение относительно длительного времени остаются
почти неподвижными, формируя постоянное во времени ускоряющее поле, тогда
как легкие ионы из поверхностного слоя покрытия ускоряются в этом поле на
сравнительно небольших временах. При этом, если количество легких ионов
столь мало, что они не сильно возмущают ускоряющее поле, а толщина покрытия
значительно меньше характерного масштаба спадания ускоряющего поля, то
легкие ионы оказываются в одинаковых условиях и набирают в процессе
ускорения почти одинаковые энергии, образуя квазимоноэнергетичный спектр.
Эта методика была подтверждена как численным моделированием, так и в
экспериментах [46, 49], в которых удалось получить пучки протонов с энергией
около 1,2 МэВ и разбросом по энергиям порядка 25 %.
Для увеличения эффективности поглощения энергии и, как следствие,
увеличения энергии ускоряемых ионов перспективным представляется
использование наноструктурированных мишеней. Например, было показано, что
использование фольги с небольшими отверстиями, размер которых был
оптимизирован, эффективность конверсии энергии лазерного импульса в
кинетическую энергию ионов может достигать 17,6 % [50]. Предлагалось также
использовать в качестве мишени фольгу с приставленной к ней в плоскости
падения другой фольгой [51]. Утверждается, что эта фольга может играть роль
дополнительного источника горячих электронов, эффективно ускоряемых
распространяющимся вдоль неё лазерным импульсом. Альтернативным
источником горячих электронов может служить мишень в виде тонкой фольги с
приставленной более толстой фольгой, имеющей тонкий канал, распространяясь
в котором, лазерный импульс ускоряет электроны с поверхности канала по
направлению к тонкой фольге [52].
В рамках работы проекта ЦИЭС предполагается провести
экспериментальное исследование новых методов более эффективного ускорения
в режиме TNSA, а также изучить эффективность данного метода при высоких
интенсивностях.