3。3  靶后法线鞘层加速（TNSA） 11

3。4  库仑爆炸 16

3。5  尾场加速机制 17

4  强激光驱动准单能氩离子加速的实验研究 19

4。1  引言 19

4。2  实验装置及相关参数 19

4。3  实验结果 20

4。4  加速效果与讨论 21

5  强激光驱动准单能氩离子加速PIC数值模拟 23

5。1  模拟参数设置 23

5。2  模拟结果 23

5。3  对比模拟 26

5。4  验证效果与讨论 27

6  实验创新点与反思 28

6。1  创新点 28

6。2  实验反思 28

结  论 29

致  谢 30

参 考 文 献 31

1  绪论

光学研究的焦点问题之一是光与物质的相互作用，而激光技术的每一次革新，都带来激光器的脉冲宽度和输出功率的大幅度改善[1-3]，特别是在1985年，因为啁啾脉冲放大技术的提出，激光脉宽到达飞秒量级（），输出功率也提高了5至6个数量级[4]。目前飞秒激光已经实现的聚焦强度，该强度激光涉及到一门新型学科——强场物理。目前强场物理的研究已经不仅仅局限于物理学的领域，还扩展到众多的自然科学领域，且具有十分重大的研究价值，主要研究涉及了高能电子和离子的产生和加速机制，以及“快点火”惯性约束核聚变等等。上述两个方向是目前相对较吸引人的研究课题，各国都投入了大量的人力物力和资源进行研究。本文主要着手其中一个课题——高能离子加速过程的研究。论文网

目前常通过激光与等离子体彼此作用来加速离子，等离子体靶可以是固体靶、气体靶等等，本文的靶材主要涉及到气体团簇靶，气体团簇靶是由很多原子或分子（少则两个，多达几百万个）通过弱范德瓦尔斯力作用而形成的整体，可以近似看成球体。与相同质量的气体相比，团簇更容易吸收激光能量，具有其它靶材不可比拟的优点，同时强场激光与团簇相互作用是近期研究发现的离子加速的新方法。

高能离子应用比较广泛，如医用治疗、传统加速器的注入离子源、质子成像等等。由于实际的需求，目前激光与等离子体相互作用得到高能离子的研究方向主要涉及三个方面，包括如何增大离子束能量、如何降低离子束能散以及如何提高激光能量的转换效率。本文的重点是如何得到低能散的离子束，下面将从激光与等离子相互作用的基本理论着手，研究超强激光驱动准单能氩离子加速的过程。

2  超强激光与物质相互作用理论阐述

2。1  强激光与物质相互作用

2。1。1  超强激光与物质作用的现象概述

一般认为强度大于的激光束为相对论激光，它与物质相互作用时会迅速电离原子。我们已经知道当超强激光与等离子体靶作用时，其过程表现出强的非线性，已知氢原子的玻尔半径：