1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 8, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 8, стр. 3-10

Интенсивные лазерные источники гамма-излучения и нейтронов на основе сильноточных пучков суперпондеромоторных электронов

Н. Е. Андреев a, b, *, И. Р. Умаров a, b, В. С. Попов a, b

a Объединенный институт высоких температур РАН
125412 Москва, Россия

b Московский физико-технический институт (государственный университет)
141701 Долгопрудный, Московская область, Россия

* E-mail: andreev@ras.ru

Поступила в редакцию 24.11.2022
После доработки 10.01.2023
Принята к публикации 10.01.2023

Аннотация

Интенсивные пучки фотонов и нейтронов в МэВ-ном диапазоне энергии являются эффективными инструментами во многих областях исследований, таких как диагностика вещества в экстремальных состояниях, ядерная физика и материаловедение, а также в медицинских и биофизических приложениях. Представлена концепция создания эффективных источников γ-излучения и нейтронов, основанная на генерации релятивистских электронов в режиме прямого лазерного ускорения при взаимодействиях лазерного импульса с интенсивностью 1019 Вт/см2 с протяженной плазмой с плотностью, близкой к критической.

Ключевые слова: лазерно-плазменное взаимодействие, плазма с околокритической концентрацией электронов, прямое лазерное ускорение электронов, эффективные источники γ-излучения и нейтронов.

Список литературы

  1. Wang T., Ribeyre X., Gong Z., Jansen O., d’Humières E., Stutman D., Toncian T., Arefiev A. // Phys. Rev. Appl. 2020. V. 13. № 5. P. 054024. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.054024

  2. Norreys P.A., Santala M., Clark E. et al. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. P. 2150. https://doi.org/10.1063/1.873466

  3. Hatchett S.P., Brown C.G., Cowan T.E. et al. // Phys. Plasmas. 2000. V. 7. № 5. P. 2076. https://doi.org/10.1063/1.874030

  4. Gu Y.-J., Jirka M., Klimo O., Weber S. // Matt. Radiat. Extremes. 2019. V. 4. P. 064403. https://doi.org/10.1063/1.5098978

  5. Pomerantz I., McCary E., Meadows A.R., Arefiev A., Bernstein A.C., Chester C., Cortez J., Donovan M.E., Dyer G., Gaul E.W., Hamilton D., Kuk D., Lestrade A.C., Wang C., Ditmire T., Hegelich B.M. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. № 18. P. 184801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.184801

  6. Günther M.M., Rosmej O.N., Tavana P., Gyrdymov M., Skobliakov A., Kantsyrev A., Zähter S., Borisenko N.G., Pukhov A., Andreev N.E. // Nature Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 170. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27694-7

  7. Недорезов В.Г., Рыкованов С.Г., Савельев А.Б. // Успехи физических наук. 2021. Т. 191. № 12. С. 1281. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.03.038960

  8. Ravasio A., Koenig M., Le Pape S. et al. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. № 6. P. 060701. https://doi.org/10.1063/1.2928156

  9. Li K., Borm B., Hug F., Khaghani D., Löher B., Savran D., Tahir N.A., Neumayer P. // Laser and Particle Beams. 2014. V. 32. № 4. P. 631. https://doi.org/10.1017/S0263034614000652

  10. Negoita F., Roth M., Thirolf P.G. et al. // Roman. Rep. Phys. 2016. V. 68. P. S37.

  11. Habs D., Köster U. // Appl. Phys. B. 2010. V. 103. № 2. P. 501. https://doi.org/10.1007/s00340-010-4278-1

  12. Ma Z., Lan H., Liu W., Wu S., Xu Y., Zhu Z., Luo W. // Matt. Radiat. Extremes. 2019. V. 4. № 6. P. 064401. https://doi.org/10.1063/1.5100925

  13. Willingale L., Nilson P.M., Thomas A.G.R., Bulanov S.S., Maksimchuk A., Nazarov W., Sangster T.C., Stoeckl C., Krushelnick K. // Phys. Plasmas. 2011. V. 18. № 5. P. 056706. https://doi.org/10.1063/1.3563438

  14. Willingale L., Thomas A.G.R., Nilson P.M., Chen H., Cobble J., Craxton R.S., Maksimchuk A., Norreys P.A., Sangster T.C., Scott R.H.H., Stoeckl C., Zulick C., Krushelnick K. // New J. Phys. 2013. V. 15. № 2. P. 025023. https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/2/025023

  15. Toncian T., Wang C., McCary E. et al. // Matt. Radiat. Extremes. 2016. V. 1. № 1. P. 82. https://doi.org/10.1016/j.mre.2015.11.001

  16. Pukhov A., Sheng Z.-M., Meyer-ter-Vehn J. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. № 7. P. 2847. https://doi.org/10.1063/1.873242

  17. Willingale L., Arefiev A.V., Williams G.J., Chen H., Dollar F., Hazi A. U., Maksimchuk A., Manuel M. J.-E., Marley E., Nazarov W., Zhao T. Z., Zulick C. // New J. Phys. 2018. V. 20. № 9. P. 093024. https://doi.org/10.1088/1367-2630/aae034

  18. Arefiev A.V., Khudik V.N., Robinson A.P.L., Shvets G., Willingale L., Schollmeier M. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. № 5. P. 056704. https://doi.org/10.1063/1.4946024

  19. Khudik V., Arefiev A., Zhang X., Shvets G. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 103108. https://doi.org/10.1063/1.4964901

  20. Pugachev L., Andreev N., Levashov P., Rosmej O. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2016. V. 829. P. 88. https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.02.053

  21. Rosmej O.N., Andreev N.E., Zaehter S., Zahn N., Christ P., Borm B., Radon T., Sokolov A., Pugachev L.P., Khaghani D., Horst F., Borisenko N.G., Sklizkov G., Pimenov V.G. // New J. Phys. 2019. V. 21. № 4. P. 043044. https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab1047

  22. Rosmej O.N., Gyrdymov M., Günther M.M., Andreev N.E., Tavana P., Neumayer P., Zähter S., Zahn N., Popov V.S., Borisenko N.G., Kantsyrev A., Skobliakov A., Panyushkin V., Bogdanov A., Consoli F., Shen X.F., Pukhov A. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2020. V. 62. № 11. P. 115024. https://doi.org/10.1088/1361-6587/abb24e

  23. Andreev N., Popov V., Rosmej O., Kuzmin A., Shaykin A., Khazanov E., Kotov A., Borisenko N., Starodubtsev M., Soloviev A. // Quantum Electronics. 2021. V. 51. № 11. P. 1019. https://doi.org/10.1070/qel17648

  24. Rosmej O.N., Suslov N., Martsovenko D. et al. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2015. V. 57. № 9. P. 094001.

  25. Esarey E., Schroeder C.B., Leemans W.P. // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. № 3. P. 1229. https://doi.org/10.1103/RevModPhys. 81.1229

  26. Gonsalves A.J., Nakamura K., Daniels J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 122. № 8. P. 084801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.084801

  27. Pukhov A. // J. Plasma Phys. 1999. V. 61. № 3. P. 425. https://doi.org/10.1017/S0022377899007515

  28. Borisenko N.G., Akimova I.V., Gromov A.I., Khalenkov A.M., Merkuliev Y.A., Kondrashov V.N., Limpouch J., Kuba J., Krousky E., Masek K., Nazarov W., Pimenov V.G. // Fusion Sci. Technol. 2006. V. 49. № 4. P. 676. https://doi.org/10.13182/FST06-A1185

  29. Agostinelli S., Allison J., Amako K. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2003. V. 506. № 3. P. 250. https://doi.org/10.1016/S01689002(03)01368-8

  30. Stoyer M.A., Sangster T.C., Henry E.A., Cable M.D., Cowan T.E., Hatchett S.P., Key M., Moran M.J., Pennington D.M., Perry M.D., Phillips T.W., Singh M.S., Snavely R.A., Tabak M., Wilks S.C. // Rev. Sci. Instrum. 2001. V. 72. № 1. P. 767. https://doi.org/10.1063/1.1319355

  31. Spicer B.M. // Advances in Nuclear Physics. V. 2. N.Y.: Springer, 1969. P. 1. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-8343-7_1

  32. Zerkin V., Pritychenko B. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2018. V. 888. P. 31. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.01.045

  33. Koning A.J., Hilaire S., Duijvestijn M.C. // AIP Conf. Proc. 2005. V. 769. P. 1154.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал