شتاب یون های حاصل از برهمکنش پالس لیزر پرشدت با ورقه های دارای ساختار خاص

همزمان با پیشرفت در فناوری تولید پالسهای لیزری کوتاه و پرشدت، ساخت شتابدهنده های لیزری و تولید پرتوهای یونی پرانرژی از طریق برهمکنش این نوع لیزرها با ورقه هدف مورد توجه قرارگرفته است. به دلیل کاربردهای مهم آن در از بین بردن غده های سرطانی، همجوشی از طریق محصورسازی لختی به روش احتراق سریع و... تحقیقات گسترده¬ای برای بهبود کیفیت پرتو یونی در حال انجام است. از جمله استفاده از برهمکنش پالسهایی با شدتهایی در حدود w/cm21022 با لایه های چند نانومتری (کوچکتر از طول موج لیزر) که مکانیزم شتاب فشار تابشی در این مورد مطرح می شود. با این حال یکی از مشکلات، شفاف شدن ورقه به دلیل ایجاد ناپایداری ریلی- تیلور در ابتدای برهمکنش و کاهش انرژی انتقالی به پروتونها می باشد. در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول یک و نیم بعدی روش هایی برای ممانعت از اثر سوء ناپایداری ارائه شده است. با در نظر گرفتن یک لایه کربن الماس گونه پیش از یک لایه هیدروژن و یا استفاده از ورقه هایی دارای ترکیبی از کربن و هیدروژن به عنوان اهداف تحت تابش، یونهای سنگین تر کربن با نسبت بار به جرم کمتر شتاب کمتری نسبت به پروتونهای سبکتر می گیرند و آنها هستند که در معرض ناپایداری ریلی-تیلور قرارخواهند گرفت. بدین ترتیب پروتونهای پرانرژی تری خواهیم داشت. ضخامت بهینه ورقه هدف برای یافتن یون های کربن پر انرژی و داشتن پر انرژی ترین پرتو پروتون در حالت های مختلف یافته همچنین کیفیت پرتوهای پروتونی تولیدی از لحاظ واگرایی و پهنای طیف انرژی نیز برای همه حالت ها بررسی شده است.