Experiments at the HERCULES laser facility have produced directional neutron beams with energies up to using reactions. Efficient reactions required the selective acceleration of deuterons through the introduction of a deuterated plastic or cryogenically frozen D2O layer on the surface of a thin film target. The measured neutron yield was neutrons/sr with a flux times higher in the forward direction than at . This demonstrates that femtosecond lasers are capable of providing a time averaged neutron flux equivalent to commercial generators with the advantage of a directional beam with picosecond bunch duration.
REFERENCES
1.
L. J.
Perkins
, B. G.
Logan
, M. D.
Rosen
, M. D.
Perry
, T.
Diaz de la Rubia
, N. M.
Ghoniem
, T.
Ditmire
, P. T.
Springer
, and S. C.
Wilks
, Nucl. Fusion
40
(1), 301
(2000
).2.
R.
Loveman
, J.
Bendahan
, T.
Gozani
, and J.
Stevenson
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
99
, 765
(1995
).3.
L. H.
Gray
and J.
Read
, Nature (London)
3845
, 53
(1943
).4.
P. A.
Norreys
, A. P.
Fews
, F. N.
Beg
, A. R.
Dangor
, P.
Lee
, M. B.
Nelson
, H.
Schmidt
, M.
Tatarakis
, and M. D.
Cable
, Plasma Phys. Controlled Fusion
40
, 175
(1998
).5.
N.
Izumi
, Y.
Sentoku
, H.
Habara
, K.
Takahashi
, F.
Ohtani
, T.
Sonomoto
, R.
Kodama
, T. N.
Norimatsu
, H.
Fujita
, Y.
Kitagawa
et al., Phys. Rev. E
65
, 036413
(2002
).6.
H.
Habara
, K. L.
Lancaster
, S.
Karsch
, C. D.
Murphy
, P. A.
Norreys
, R. G.
Evans
, M.
Borghesi
, L.
Romagnani
, M.
Zepf
, T.
Norimatsu
et al., Phys. Rev. E.
70
, 046414
(2004
).7.
L.
Willingale
, G. M.
Petrov
, A.
Maksimchuk
, J.
Davis
, R. R.
Freeman
, A. S.
Joglekar
, T.
Matsuoka
, C. D.
Murphy
, V. M.
Ovchinnikov
, A. G. R.
Thomas
et al., Phys. Plasmas
18
, 083106
(2011
).8.
K. L.
Lancaster
, S.
Karsh
, H.
Habara
, F. N.
Beg
, E. L.
Clark
, R.
Freeman
, M. H.
Key
, J. A.
King
, R.
Kodama
, K.
Krushelnick
et al., Phys. Plasmas
11
, 3404
(2004
).9.
D. P.
Higginson
, J. M.
McNaney
, D. C.
Swift
, T.
Bartal
, D. S.
Hey
, R.
Kodama
, S.
Le Pape
, A.
MacKinnon
, D.
Mariscal
, H.
Nakamura
et al., Phys. Plasmas
17
, 100701
(2010
).10.
D. P.
Higginson
, J. M.
McNaney
, D. C.
Swift
, G. M.
Petrov
, J.
Davis
, J. A.
Frenje
, L. C.
Jarrott
, R.
Kodama
, K. L.
Lancaster
, A. J.
Mackinnon
et al., Phys. Plasmas
18
, 100703
(2011
).11.
V.
Chvykov
, P.
Rousseau
, S.
Reed
, G.
Kalinchenko
, and V.
Yanovsky
, Opt. Lett.
31
, 1456
(2006
).12.
F.
Dollar
, C.
Zulick
, T.
Matsuoka
, C.
McGuffey
, S. S.
Bulanov
, V.
Chvykov
, J.
Davis
, G.
Kalinchenko
, G. M.
Petrov
, L.
Willingale
et al., “High contrast ion acceleration at intensities exceeding 1021 Wcm−2
,” Phys. Plasmas
(to be published).13.
A.
Maksimchuk
, S.
Gu
, K.
Flippo
, V. Yu.
Bychenkov
, and D.
Umstadter
, Phys. Rev. Lett.
84
, 4108
(2000
).14.
S.
Hatchett
, C. G.
Brown
, T. E.
Cowan
, E. A.
Henry
, J.
Johnson
, M. H.
Key
, J. A.
Koch
, A. B.
Langdon
, B. F.
Lasinski
, R. W.
Lee
et al., Phys. Plasmas
7
, 2076
(2000
).15.
G. M.
Petrov
, L.
Willingale
, J.
Davis
, Tz.
Petrova
, A.
Maksimchuk
, and K.
Krushelnick
, Phys. Plasmas
17
, 103111
(2010
).16.
B.
Hou
, J. A.
Nees
, Z.
He
, G.
Petrov
, J.
Davis
, J. H.
Easter
, A. G. R.
Thomas
, and K.
Krushelnick
, Phys. Plasmas
18
, 040702
(2011
).17.
J. T.
Morrison
, M.
Storm
, E.
Chowdhury
, K. U.
Akli
, S.
Feldman
, C.
Willis
, R. L.
Daskalova
, T.
Growden
, P.
Berger
, T.
Ditmire
et al., Phys. Plasmas
19
, 030707
(2012
).18.
A.
Maksimchuk
, A.
Raymond
, F.
Yu
, G. M.
Petrov
, F.
Dollar
, L.
Willingale
, C.
Zulick
, J.
Davis
, and K.
Krushelnick
, “Dominant deuteron acceleration with a high-intensity laser for isotope production and neutron generation
,” Appl. Phys. Lett.
(submitted).19.
W.
Mroz
, P
Nork
, A.
Prokopiuk
, P.
Parys
, M.
Pfeifer
, L.
Laska
, M. P.
Stockli
, D.
Fry
, and K.
Kasuya
, Rev. Sci. Instrum.
71
, 1417
(2000
).20.
G. M.
Petrov
and J.
Davis
, Plasma Phys. Controlled Fusion
50
, 015004
(2008
).21.
G. M.
Petrov
and J.
Davis
, Comput. Phys. Commun.
179
, 868
(2008
).22.
T. H.
Yang
and C.
Pan
, J. Heat Mass Transfer
48
, 3516
(2005
).23.
J.
Davis
, G. M.
Petrov
, Tz.
Petrova
, L.
Willingale
, and K.
Krushelnick
, Plasma Phys. Controlled Fusion
52
, 045015
(2010
).24.
P.
Pereslavtsev
, U
Fischer
, S
Simakov
, and M
Avrigeanu
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
266
, 3501
(2008
).25.
R.
Serber
, Phys. Rev.
72
, 1008
(1947
).26.
L. S.
Walter
, MCNPX User's Manual, Report No. LA-CP-05-0369, 2005
.© 2013 American Institute of Physics.
2013
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.