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强激光等离子体质子加速的理论研究

作　者: 尤丽兵
导　师: 李永大
学　校: 长春理工大学
专　业: 理论物理
关键词: 超短超强激光等离子体质子加速质子能量靶心厚度
分类号: O572.211
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-15
  1.1 引言  7-8
  1.2 加速器的发展  8-10
  1.3 激光加速技术的发展及应用  10-12
  1.4 激光等离子体相互作用中质子加速的进展及应用  12-14
  1.5 本论文的主要研究内容  14-15
第二章激光和等离子体的相互作用理论基础  15-29
  2.1 等离子体的定义及基本物理参数  15-18
  2.2 光波在等离子体中传播及性质  18-22
  2.3 超强激光与等离子体相互作用  22-25
  2.4 强激光加速等离子体波的性质  25-29
第三章激光等离子体质子加速的机制研究  29-47
  3.1 有质动力势加速机制  29-31
  3.2 真空膨胀理论对靶前表面质子加速的理论分析  31-36
  3.3 靶心后表面质子加速的理论分析  36-40
  3.4 电子回流效应的等温膨胀模型  40-47
第四章粒子模拟对质子加速的分析  47-57
  4.1 粒子模拟的程序设计  47-50
  4.2 粒子模拟对靶心前表面理论分析  50-52
  4.3 粒子模拟对靶心后表面理论分析  52-55
  4.4 本章小结  55-57
总结  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-60

强激光等离子体质子加速的理论研究

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