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首页> 外文期刊>Plasma physics and controlled fusion >Laser-driven ion acceleration from near-critical Gaussian plasma density profile
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Laser-driven ion acceleration from near-critical Gaussian plasma density profile

机译：近乎关键高斯血浆密度剖面的激光驱动离子加速度

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In this paper, we report on multiple phases of efficient laser-driven ion acceleration from near-critical density plasma of Gaussian density profile. Tracking of high-energy accelerated ions in multidimensional particle-in-cell simulations reveals the development of accelerating fields affecting the particles and the contribution of each acceleration phase to final ion energies. While the acceleration of ions occurs in a short time interval when a steep (infinite) density gradient is present, the accelerating field affecting the most energetic ions has unexpected local maxima about 50 fs after the moment when ultrashort (30 fs) laser pulse completely left the target with smooth density gradients. This field can be attributed to the apex of electron filament created behind the transmitted laser pulse. Full 3D simulation confirms the observations in 2D simulations in terms of ion acceleration mechanisms. However, it shows a substantial reduction of maximum achievable ion energies and a larger angular spread of accelerated ions compared with 2D approach, which demonstrates the necessity of using computationally demanding full 3D geometry for similar numerical studies.
机译：在本文中，我们报道了从高斯密度分布的近临界密度等离子体中，高效激光驱动离子加速的多个阶段。在多维粒子模拟中对高能加速离子的追踪揭示了影响粒子的加速场的发展以及每个加速阶段对最终离子能量的贡献。当存在陡峭（无限）密度梯度时，离子的加速发生在短时间间隔内，但在超短（30 fs）激光脉冲以平滑的密度梯度完全离开目标后，影响最大能量离子的加速场出现了意外的局部最大值约50 fs。该场可归因于在透射激光脉冲后产生的电子丝的顶点。全3D模拟证实了2D模拟中关于离子加速机制的观察结果。然而，与2D方法相比，它显示了最大可实现离子能量的大幅降低和加速离子的更大角度扩展，这表明了在类似的数值研究中使用计算要求高的全3D几何的必要性。

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