Anomalous material-dependent transport of focused, laser-driven proton beams
Rattachement africain : us, ca. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
Intense lasers can accelerate protons in sufficient numbers and energy that the resulting beam can heat materials to exotic warm (10 s of eV temperature) states. Here we show with experimental data that a laser-driven proton beam focused onto a target heated it in a localized spot with size strongly dependent upon material and as small as 35 μm radius. Simulations indicate that cold stopping power values cannot model the intense proton beam transport in solid targets well enough to match the large differences observed. In the experiment a 74 J, 670 fs laser drove a focusing proton beam that transported through different thicknesses of solid Mylar, Al, Cu or Au, eventually heating a rear, thin, Au witness layer. The XUV emission seen from the rear of the Au indicated a clear dependence of proton beam transport upon atomic number, Z, of the transport layer: a larger and brighter emission spot was measured after proton transport through the lower Z foils even with equal mass density for supposed equivalent proton stopping range. Beam transport dynamics pertaining to the observed heated spot were investigated numerically with a particle-in-cell (PIC) code. In simulations protons moving through an Al transport layer result in higher Au temperature responsible for higher Au radiant emittance compared to a Cu transport case. The inferred finding that proton stopping varies with temperature in different materials, considerably changing the beam heating profile, can guide applications seeking to controllably heat targets with intense proton beams.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Anomalous material-dependent transport of focused, laser-driven proton beams
- Date Crossref
- 03/12/2018
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of California San Diego Center for Energy Research pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Los Alamos National Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Lawrence Livermore National Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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General Atomics (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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University of Alberta pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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The Ohio State University Physics Department pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Center for Energy Research — University of California San Diego, Los Alamos National Laboratory et Lawrence Livermore National Laboratory, avec 3 autres affiliations.
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