The results of studies of high-intensity proton beam generation from thin solid targets irradiated by 0.35 ps laser pulse of energy up to 15 J and intensity up to are reported. It is shown that the proton beams of terawatt power and intensity around at the source can be produced when the laser-target interaction conditions approach the skin-layer ponderomotive acceleration requirements. The proton beam parameters remarkably depend on the target structure and can be significantly increased with the use of a double-layer Au/PS target (plastic covered by Au front layer).
REFERENCES
1.
K. W. D.
Ledingham
, P.
McKenna
, and R.
Singhal
, Science
300
, 1107
(2003
), and references therein.2.
A.
Maksimchuk
, K.
Flippo
, H.
Krause
, G.
Mourou
, K.
Nemoto
, D.
Schultz
, D.
Umstadter
, R.
Vane
, V. Yu.
Bychenkov
, G. I.
Dudnikova
, V. F.
Kovalev
, K.
Mima
, V. N.
Novikov
, Y.
Sentoku
, and S. V.
Tolokonnikov
, Plasma Phys. Rep.
30
, 473
(2004
).3.
M.
Borghesi
, J.
Fuchs
, S. V.
Bulanov
, A. J.
Mackinnon
, P. K.
Patel
, and M.
Roth
, Fusion Sci. Technol.
49
, 412
(2006
), and references therein.4.
S. V.
Bulanov
, T. Z.
Esirkepov
, V. S.
Khoroshkov
, A. V.
Kuznetsov
, and F.
Pegoraro
, Phys. Lett. A
299
, 240
(2002
).5.
M.
Borghesi
, A.
Schiavi
, D. H.
Campbell
, M. G.
Haines
, O.
Willi
, A. J.
MacKinnon
, L. A.
Gizzi
, M.
Galimberti
, R. J.
Clark
, and H.
Ruhl
, Plasma Phys. Controlled Fusion
43
, 267
(2001
).6.
M.
Koenig
, A.
Benuzzi-Mounaix
, A.
Ravasio
, T.
Vinvi
, N.
Ozaki
, S.
Lepape
, D.
Batani
, G.
Huser
, T.
Hall
, D.
Hicks
, A.
MacKinnon
, P.
Patel
, H. S.
Park
, T.
Boehly
, M.
Borghesi
, S.
Kar
, and L.
Romagnani
, Plasma Phys. Controlled Fusion
47
, B441
(2005
).7.
P. K.
Patel
, A. J.
Mackinnon
, M. H.
Key
, T. E.
Cowan
, M. E.
Ford
, M.
Allen
, D. F.
Price
, H.
Ruhl
, P. T.
Springer
, and R.
Stephens
, Phys. Rev. Lett.
91
, 125004
(2003
).8.
D. H. H.
Hoffmann
, A. N.
Blazevic
, P.
Ni
, O.
Rosmej
, M.
Roth
, A.
Tahir
, A.
Tauschwitz
, S.
Udrea
, D.
Varentsov
, K.
Weyrich
, and Y.
Maron
, Laser Part. Beams
23
, 47
(2005
).9.
M. H.
Key
, R. R.
Freeman
, S. P.
Hatchett
, A. J.
MacKinnon
, P. K.
Patel
, R. A.
Snavely
, and R. B.
Stephens
, Fusion Sci. Technol.
49
, 440
(2006
).10.
J.
Badziak
, S.
Jabłoński
, and J.
Wołowski
, Plasma Phys. Controlled Fusion
49
, B651
(2007
).11.
H.
Hora
, Laser Part. Beams
25
, 37
(2007
).12.
13.
M.
Rosiński
, J.
Badziak
, F. P.
Boody
, S.
Gammino
, H.
Hora
, J.
Láska
, L.
Láska
, A. M.
Mezzasalma
, P.
Parys
, K.
Rohlena
, L.
Torrisi
, J.
Ullschmied
, J.
Wołowski
, and E.
Woryna
, Vacuum
78
, 435
(2005
).14.
M. I. K.
Santala
, M.
Zepf
, F. N.
Beg
, E. L.
Clark
, A. E.
Dangor
, K.
Krushelnick
, M.
Tatarakis
, I.
Watts
, K. W. D.
Ledingham
, T.
McCanny
, I.
Spencer
, and A. C.
Machacek
, Appl. Phys. Lett.
78
, 19
(2001
).15.
S.
Fritzler
, V.
Malka
, G.
Grillon
, J. P.
Rousseau
, F.
Burgy
, E.
Lefebvre
, E.
d'Humières
, P.
McKenna
, and K. W. D.
Ledingham
, Appl. Phys. Lett.
83
, 3039
(2003
).16.
M.
Temporal
, J. H.
Honrubia
, and S.
Atzeni
, Phys. Plasmas
9
, 3098
(2002
).17.
S. C.
Wilks
, A. B.
Langdon
, T. E.
Cowan
, M.
Roth
, M.
Singh
, S.
Hatchett
, M. H.
Key
, D.
Pennington
, A.
MacKinnon
, and R. A.
Snavely
, Phys. Plasmas
8
, 542
(2001
).18.
R. A.
Snavely
, M. H.
Key
, S. P.
Hatchett
, T. E.
Cowan
, M.
Roth
, T. W.
Phillips
, M. A.
Stoyer
, E. A.
Henry
, T. C.
Sangster
, M. S.
Singh
, S. C.
Wilks
, A.
MacKinnon
, A.
Offenberger
, D. M.
Pennington
, K.
Yasuike
, A. B.
Langdon
, B. F.
Lasinski
, J.
Johnson
, M. D.
Perry
, and E. M.
Campbell
, Phys. Rev. Lett.
85
, 2945
(2000
).19.
P.
McKenna
, K. W. D.
Ledingham
, S.
Shimizu
, J. M.
Yang
, L.
Robson
, T.
McCanny
, J.
Galy
, J.
Magill
, R. J.
Clarke
, D.
Neely
, P. A.
Norreys
, R. P.
Singhal
, K.
Krushelnick
, and M. S.
Wei
, Phys. Rev. Lett.
94
, 084801
(2005
).20.
B. M.
Hegelich
, B.
Albright
, P.
Audebert
, A.
Blazevic
, E.
Brambrink
, J.
Cobble
, T.
Cowan
, J.
Fuchs
, J. C.
Gauthier
, C.
Gautier
, M.
Geissel
, D.
Habs
, R.
Johnson
, S.
Karsch
, A.
Kemp
, S.
Letzring
, M.
Roth
, U.
Schramm
, J.
Schreiber
, K. J.
Witte
, and J. C.
Fernández
, Phys. Plasmas
12
, 056314
(2005
).21.
P.
McKenna
, F.
Lindau
, O.
Lundh
, D. C.
Carroll
, R. J.
Clarke
, K. W. D.
Ledingham
, T.
McCanny
, D.
Neely
, A. P. L.
Robinson
, L.
Robson
, P. T.
Simpson
, C.-G.
Wahlström
, and M.
Zepf
, Plasma Phys. Controlled Fusion
49
, B223
(2007
).22.
B. M.
Hegelich
, B. J.
Albright
, J.
Cobbe
, K.
Flippo
, S.
Letzring
, M.
Paffett
, H.
Ruhl
, J.
Schreiber
, R. K.
Schulze
, and J. C.
Fernández
, Nature (London)
439
, 441
(2006
).23.
H.
Schwoerer
, S.
Pfotenhauer
, O.
Jäckel
, K.-U.
Amthor
, B.
Liesfeld
, W.
Ziegler
, R.
Sauerbrey
, K. W. D.
Ledingham
, and T.
Esirkepov
, Nature (London)
439
, 445
(2006
).24.
H.
Hora
, J.
Badziak
, F. P.
Boody
, R.
Höpfl
, K.
Jungwirth
, B.
Králikova
, J.
Krása
, L.
Láska
, P.
Parys
, V.
Perina
, M.
Pfeifer
, K.
Rohlena
, J.
Skála
, J.
Ullschmied
, J.
Wolowski
, and E.
Woryna
, Opt. Commun.
207
, 333
(2002
).25.
J.
Badziak
, S.
Głowacz
, S.
Jabłoński
, P.
Parys
, J.
Wołowski
, H.
Hora
, J.
Krása
, L.
Láska
, and K.
Rohlena
, Plasma Phys. Controlled Fusion
46
, B541
(2004
).26.
J.
Badziak
, S.
Głowacz
, S.
Jabłoński
, P.
Parys
, J.
Wołowski
, and H.
Hora
, Laser Part. Beams
23
, 401
(2005
).27.
J.
Badziak
, S.
Jabłoński
, and S.
Głowacz
, Appl. Phys. Lett.
89
, 061504
(2006
).28.
J.
Badziak
, Opto-Electron. Rev.
15
, 1
(2007
), and references therein.29.
30.
J.
Badziak
, S.
Głowacz
, H.
Hora
, S.
Jabłoński
, and J.
Wołowski
, Laser Part. Beams
24
, 249
(2006
).31.
H.
Hora
, J.
Badziak
, M. N.
Read
, Y.-T.
Li
, T.-J.
Liang
, Yu
Cang
, H.
Liu
, Z.-M.
Sheng
, J.
Zhang
, F.
Osman
, G. H.
Miley
, W.
Zhang
, X.
He
, H.
Peng
, S.
Glowacz
, S.
Jablonski
, J.
Wolowski
, Z.
Skladanowski
, K.
Jungwirth
, K.
Rohlena
, and J.
Ullschmied
, Phys. Plasmas
14
, 072701
(2007
).32.
H.
Habara
, R.
Kodama
, Y.
Sentoku
, N.
Izumi
, Y.
Kitagawa
, K. A.
Tanaka
, K.
Mima
, and T.
Yamanaka
, Phys. Plasmas
10
, 3712
(2003
).33.
F.
Osman
, Yu
Cang
, H.
Hora
, J.
Badziak
, L.-H.
Cao
, H.
Liu
, X.
He
, J.
Badziak
, P.
Parys
, J.
Wolowski
, E.
Woryna
, K.
Jungwirth
, B.
Kralikova
, J.
Krasa
, L.
Laska
, M.
Pfeifer
, K.
Rohlena
, J.
Skala
, and J.
Ullschmied
, Laser Part. Beams
22
, 83
(2004
).34.
J.
Fuchs
, Y.
Sentoku
, E.
d’Humieres
, E.
Cowan
, T. E.
Cobble
, P.
Audebert
, A.
Kemp
, A.
Nikroo
, P.
Antici
, E.
Brambrink
, A.
Blazevic
, E. M.
Campbell
, J. C.
Fernández
, J.-C.
Gauthier
, M.
Geissel
, M.
Hegelich
, S.
Karsch
, H.
Popescu
, N.
Renard-LeGalloudec
, M.
Roth
, J.
Schreiber
, R.
Stephens
, and H.
Pépin
, Phys. Plasmas
14
, 053105
(2007
).35.
J.
Denavit
, Phys. Rev. Lett.
69
, 3052
(1992
).36.
A.
Pukhov
, Phys. Rev. Lett.
86
, 3562
(2001
).37.
J.
Badziak
, S.
Głowacz
, S.
Jabłoński
, P.
Parys
, J.
Wołowski
, and H.
Hora
, Laser Part. Beams
23
, 143
(2005
).38.
E.
Woryna
, P.
Parys
, J.
Wołowski
, and W.
Mróz
, Laser Part. Beams
14
, 293
(1996
).39.
J.
Badziak
, J.
Makowski
, P.
Parys
, L.
Ryc
, J.
Wolowski
, E.
Woryna
, and A. B.
Vankov
, J. Phys. D
34
, 1885
(2001
).40.
A.
Szydłowski
, A.
Banaszak
, T.
Czyżewski
, I.
Fijał
, M.
Jaskóła
, A.
Korman
, M.
Sadowski
, and W.
Kretschmer
, Radiat. Meas.
34
, 325
(2001
).41.
M. H.
Xu
, Y. T.
Li
, X. H.
Yuan
, Q. Z.
Yu
, S. J.
Wang
, W.
Zhao
, X. L.
Wen
, G. C.
Wang
, C. Y.
Jiao
, Y. L.
He
, S. G.
Zhang
, X. X.
Wang
, W. Z.
Huang
, Y. Q.
Gu
, and J.
Zhang
, Phys. Plasmas
13
, 104507
(2006
).42.
S. C.
Wilks
, W. L.
Kruer
, M.
Tabak
, and A. B.
Langdon
, Phys. Rev. Lett.
69
, 1383
(1992
).43.
J.
Badziak
, H.
Hora
, E.
Woryna
, S.
Jabłoński
, L.
Laska
, P.
Parys
, K.
Rohlena
, and J.
Wołowski
, Phys. Lett. A
315
, 452
(2003
).44.
J. J.
Honrubia
, M.
Kaluza
, J.
Schroeiber
, G. D.
Tsakiris
, and J.
Meyer-ter-Vehn
, Phys. Plasmas
12
, 052708
(2005
).45.
M.
Roth
, A.
Blazevic
, M.
Geissel
, T.
Schlegel
, T. E.
Cowan
, M.
Allen
, J.-C.
Gauthier
, P.
Audebert
, J.
Fuchs
, J.
Meyer-ter-Vehn
, M.
Hegelich
, S.
Karsch
, and A.
Pukhov
, Phys. Rev. ST Accel. Beams
5
, 061301
(2002
).46.
A. R.
Bell
, J. R.
Davies
, S.
Gurin
, and H.
Ruhl
, Plasma Phys. Controlled Fusion
39
, 653
(1997
).47.
D.
Batani
, A.
Antonicci
, F.
Pisani
, T. A.
Hall
, D.
Scott
, F.
Amiranoff
, M.
Koenig
, L.
Gremillet
, S.
Baton
, E.
Martinolli
, C.
Rousseaux
, and W.
Nazarov
, Phys. Rev. E
65
, 066409
(2002
), and references therein.48.
A.
Youssef
, R.
Kodama
, and M.
Tampo
, Phys. Plasmas
13
, 030702
(2006
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.