مطالعه و بررسی شتاب دهی پروتون ها در اندرکنش لیزرهای پرتوان با هدف های فومی

شتاب دهی ذرات باردار پر انرژی از مهم ترین کاربردهای اندرکنش لیزرهای پرتوان با پلاسما می باشد. با استفاده از هدف با چگالی های نزدیک به چگالی بحرانی، به دلیل همبستگی بیش تر لیزر با پلاسما، انرژی منتقل شده از لیزر به پلاسما افزایش می یابد. امروزه به دلیل ساخت هدف های با ساختار فومی با چگالی نزدیک به چگالی بحرانی، امکان استفاده از این نوع هدف های شتاب دهی جهت مطالعه هرچه بیش تر فرایند شتاب دهی ذرات در چگالی های نزدیک به چگالی بحرانی فراهم شده است. در این پژوهش با استفاده از روش شبیه سازی ذره در جعبه، شکل واقعی ساختار اهداف فومی به منظور مطالعه دقیق تر اندرکنش لیزر با هدف مورد بررسی قرار گرفته است و حالت بهینه برای فوم متخلخل از نظر ابعاد و فواصل بین حفره ها بر مبنای بیشینه ی انرژی پروتون های تولید شده پس از اتمام تپ لیزر، پیشنهاد شده است. بر اساس این مطالعات، برای فوم با چگالی 6/3 برابر چگالی بحرانی و ضخامت μm 16، وجود حفره هایی به قطر μm 5/0 و فواصل بین مراکز حفره ای μm 5/1 منجر به تولید پروتون هایی با بیشینه انرژی MeV 40 می ‎ شود. در صورتی که حفره ها از حالت بهینه خارج شوند، کاهش انرژی بیشینه 20 درصدی برای پروتون ها نسبت به فوم بدون تخلخل مشاهده خواهد شد.