强激光等离子体质子加速的理论研究

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基于高功率激光加速粒子可以获得高性能的质子束,这与传统的加速技术比在质子的亮度、发射角分布、质子的能量上都有很好的提高。本论文主要研究强激光等离子体质子加速中靶心前表面和靶心后表面的加速机制。根据等离子体真空膨胀理论,运用Poisson方程、离子运动方程及边界条件分析了靶心前表面质子加速的机制,得到了靶前质子加速的速度、位移公式;研究了激光脉冲宽度、质子加速时间和质子最大速度之间的关系;发现当脉冲宽度比最大加速时间大时,质子才能获得最大速度;数值模拟结果与理论计算相吻合。在靶后加速机制中,推导出靶后最大质子能量的表达式,得出质子能量与靶心厚度、激光强度和激光脉冲宽度的关系。根据电子回流效应的等温膨胀模型讨论了电子的循环对质子加速的影响,对其进行数值模拟并与实验进行对比。用(ID) PIC模拟对以上理论分析进行验证。
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