تاثیر اندازه قطر نانوذرات هدف در شتاب دهی لیزری پروتون در رهیافت TNSA

یکی از رایج ترین روش­های شتاب­دهی پروتون، روش شتاب­دهی از غلاف پشت هدف (TNSA) می باشد. استفاده از یک لایه فوم در جلوی هدف اصلی نقش به سزایی در میزان جذب انرژی لیزر توسط الکترون ها و به تبع آن شتاب­دهی پروتون ایفا می­کند. این لایه می تواند با چگالی یکنواخت و همگن و یا با چگالی موضعی در یک ساختار نانو باشد. در این پژوهش با فرض به­کارگیری لایه فوم با ساختار نانو و با استفاده از شبیه سازی های دو بعدی ذره ای، به مطالعه اثر اندازه نانوذرات پیش لایه در انرژی نهایی پروتون پرداخته می شود. ذرات با شعاع های ۱۰، ۶۰ و ۱۲۰ نانومتر و نیز با اندازه های تصادفی در بازه ۱۰ تا ۱۲۰ نانومتر در هدف با لایه فومی در دو ضخامت ۱۰ و ۲۰ میکرومتر و با چگالی میانگین نزدیک بحرانی در شدت لیزری ۱۰ = a (معادل ۲W/cm ۱۰۲۰≈I) مطالعه و شبیه­سازی شده اند. مطابق با نتایج به­دست آمده در هدف با ضخامت ۱۰ میکرومتر اختلاف بیشینه انرژی جمعیت الکترونی و در نتیجه پروتون ها ناچیز و قابل صرف­نظر کردن است. هر چند با افزایش ضخامت هدف، تغییر اندازه شعاع نانوذرات تاثیر قابل توجهی در انرژی نهایی طیف پروتون می گذارد. به طوری که با کوچک­کردن اندازه شعاع نانوذرات از ۱۲۰ نانومتر به ۱۰ نانومتر افزایش حدود %۴۵ در بیشینه انرژی پروتون مشاهده می شود.

کلیدواژه ها:

شتاب دهی پروتون ، TNSA ، نانوساختار ، اندازه نانوذرات ، چگالی نزدیک بحرانی