本書介紹了高功率激光與固體薄靶相互作用而驅(qū)動離子加速的幾種物理機(jī)制理論的基本物理圖像 ，重點(diǎn)探討如何有效抑制傳統(tǒng)光壓加速過程中的橫向不穩(wěn)定性，如何延長加速過程，如何提高激光到離子的能量轉(zhuǎn)換效率等；并介紹了預(yù)脈沖導(dǎo)致靶材預(yù)擴(kuò)張對離子加速過程的影響等方面的研究。在激光離子加速實(shí)驗(yàn)方面 ，本書重點(diǎn)介紹了控制束流傳輸和靶材制備相關(guān)技術(shù)。最后，本書介紹了激光離子加速的一些在科學(xué)技術(shù)研究和實(shí)際生活中的重要潛在應(yīng)用。
顏學(xué)慶，北京大學(xué)博雅特聘教授，物理學(xué)院副院長，核物理與核技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，并任懷柔北京激光加速創(chuàng)新中心主任。長期從事加速器與高亮度輻射源物理研究，提出和證實(shí)激光穩(wěn)相光壓加速方法，帶領(lǐng)建造了首臺 1% 能散激光質(zhì)子加速器裝置，并在瞬態(tài)核反應(yīng)中子探測器校準(zhǔn)、腫瘤輻照、等離子體二維磁場診斷和光核物理研究中獲得重要應(yīng)用。研究、推動了懷柔國家科學(xué)中心交叉平臺“北京激光加速創(chuàng)新中心”的設(shè)立。作為項(xiàng)目首席科學(xué)家，他先后主持了科技部的國家重大儀器專項(xiàng)和基金委創(chuàng)新群體項(xiàng)目，曾獲得中國核物理學(xué)會胡濟(jì)民教育科學(xué)獎（2007年），入選德國洪堡學(xué)者（2008年）、北京卓越青年科學(xué)家（2018年）和美國加州大學(xué)（埃爾文分校）Rostocker杰出講師（2019年）。2019年獲得世界加速器大會 Hogil Kim 加速器獎，2020年獲得何梁何利科技進(jìn)步獎。
第一章緒論
第二章 激光等離子體相互作用的數(shù)值模擬
2.1 動力學(xué)模擬
2.2 PIC 模擬軟件使用簡介
2.3 流體模擬
第三章 激光與等離子體相互作用理論基礎(chǔ)
3.1 激光與單電子相互作用
3.2 激光與等離子體相互作用
3.3 電子加熱(能量吸收) 機(jī)制
第四章 激光驅(qū)動離子加速物理機(jī)制
4.1 靶背鞘層加速
4.2 光壓加速
4.3 其他加速機(jī)制
4.4 級聯(lián)加速與后加速
4.5 加速機(jī)制討論
第五章 光壓加速的關(guān)鍵問題
5.1 超高激光對比度的實(shí)現(xiàn)
5.2 有限焦斑效應(yīng)
5.3 橫向不穩(wěn)定性發(fā)展
第六章 鈦寶石超短超強(qiáng)激光簡介
6.1 鈦寶石振蕩器
6.2 啁啾脈沖放大技術(shù)
6.3 國內(nèi)外典型PW 激光系統(tǒng)
第七章 激光離子加速靶材制備
7.1 固體薄膜靶材
7.2 低密度多孔泡沫靶材
7.3 微結(jié)構(gòu)靶
7.4 液體薄膜靶
第八章 激光離子加速器與診斷
8.1 激光品質(zhì)提升系統(tǒng)
8.2 離子加速系統(tǒng)
8.3 離子診斷系統(tǒng)介紹
8.4 激光離子加速實(shí)驗(yàn)
第九章 束流傳輸系統(tǒng)簡介
9.1 束流物理基礎(chǔ)
9.2 激光加速束流輸運(yùn)系統(tǒng)常用元件
9.3 束流裝置舉例
第十章 激光加速應(yīng)用簡介
10.1 激光離子束的應(yīng)用
10.2 離子加速過程中的伴生輻射
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