雷射電漿粒子加速之研究(2/2)

本研究計畫著重於利用解析理論與數值模擬方法來探討雷射電漿交互作用之非線性動態行為，包含四個主要研究子題：1.次兆瓦雷射尾場電子加速器之研究：將次兆瓦雷射脈衝導入高密度氣體靶材中，可以產生高重覆率輸出、飛秒時寬且百萬電子伏特能量的電子束。透過電漿粒子模擬系統，我們能解析次兆瓦雷射與高電漿密度電漿交互作用的物理現象。隨後，我們將透過模擬研究建立高原子序的氣體游離模型及設計兩階段的氣囊，以提高電子注入的穩定度與加速效益。2.雷射直接加速電子之研究: 透過徑向極化雷射脈衝導入密度週期耦合的電漿波導管，可以有效的直接加速電子束。當其加入前導電子束，加速電子束的品質可以被有效的改善。我們將透過模擬最佳化的電漿波導管，使其達到更優化的加速電子束輸出。3.強場雷射產生高能質子束之研究：透過高功率雷射脈衝與薄靶材作用，能夠產生高能質子束。然而，雷射脈衝與超薄靶材(<10 nm)的作用機制轉換細節尚未被釐清。此外，藉由結合接近臨界密度靶材與超薄靶材的設計，以得到更有效益的質子加速機制。我們預計發展模擬程式，來探討強場雷射與超薄靶材/雙層靶材作用之物理機制。4.螺旋子電漿之研究: 透過激發螺旋電漿波方式，可以提供穩定的高密度且低電子溫度的電漿源。目前相關的理論研究都是透過假定電漿密度溫度分部都不隨時變去推導的，以至於跟實驗結果會有落差。因此，我們透過流體模擬來探導螺旋子電漿的動態行為，以了解其電漿產生及演化機制。