Ion acceleration by femtosecond laser pulses in advanced targets
Project goals
The substance of the project is proton and/or light ion acceleration in targets specially designed for improvement of ion beam quality and/or of the laser energy transformation into the ion bunch. This self-contained project includes theoretical analysisand numerical simulations via 2.5 dimensional PIC code, design and fabrication of suitable targets and experimental demonstration of ion acceleration. Advanced targets will include nanostructures on the front side of thin foil targets that enhance laserabsorption and ion acceleration efficiency. Nanostructures on the foil rear side will improve ion beam energy spectrum and angular divergence. Experimentally, degradation of nanostructures due to finite laser contrast will be studied in order to find acceptable laser pedestal levels. Ion acceleration experiments will be conducted on the 25 TW femtosecond laser in PALS laboratory and on large installations abroad. Multiplicative effect of this complex coordinated approach is expected to lead to top-class results stimulating novel scientific applications of laser accelerated ion beams.
Keywords
ionaccelerationlasersinteractionsintensefemtosecondpulsestargetsnanostructurelayersultrathinfoils
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 14 (SGA02011GA-ST)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P205-11-1165
Alternative language
Project name in Czech
Urychlování iontů femtosekundovými laserovými pulsy v pokročilých terčích
Annotation in Czech
Podstatou projektu je urychlování protonů a/nebo lehkých iontů v terčích speciálně navržených ke zlepšení kvality iontového svazku a/nebo ke zvýšení účinnosti transformace energie laseru do urychlených iontů. Tento vnitřně uzavřený projekt obsahuje teoretickou analýzu a numerické simulace pomocí 2.5-dimensionálního PIC kódu, návrh a zhotovení vhodných terčů a experimentální demonstraci urychlování iontů. Terče budou obsahovat na přední straně tenkých fólií nanostrukturní vrstvy, které zvýší absorpci laserového záření a účinnost urychlování. Nanostruktury na zadní straně fólií zlepší energetické spektrum a úhlovou rozbíhavost iontového svazku. Přijatelné úrovně pedestálu laserového pulsu stanovíme na základě experimentálního studia degradace nanostruktur při laserovém ozáření. Experimenty, studující urychlování iontů, budou provedeny na 25 TW femtosekudovém laseru v centru PALS, a na velkých laserech v zahraničí. Očekáváme, že multiplikativní efekt komplexního koordinovaného přístupu povede ke špičkovým výsledkům stimulujícím nové vědecké aplikace laserem urychlených iontových svazků.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BL - Plasma physics and discharge through gases
CEP - secondary branch
BH - Optics, masers and lasers
CEP - another secondary branch
BG - Nuclear, atomic and molecular physics, accelerators
10304 - Nuclear physics
10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)
10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project outcome can be mainly seen in the increase of maximal energy of the laser-accelerated proton and in the more efficient laser-to-proton energy transfer. Investigators developed new targets and proved their abilities. The outstanding results were published in 14 publications (2 of them in PRL) and present important step towards many applications.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2011
Realization period - end
Dec 31, 2013
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Jun 7, 2013
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP14-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jul 1, 2014
Finance
Total approved costs
9,104 thou. CZK
Public financial support
9,104 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
9 104 CZK thou.
Public support
9 104 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BL - Plasma physics and discharge through gases
Solution period
01. 01. 2011 - 31. 12. 2013