تأثير اندازه قطر نانوذرات هدف در شتاب‌دهي ليزري پروتون در رهيافت TNSA

يكي از رايج‌ترين روش هاي شتاب دهي پروتون، روش شتاب دهي از غلاف پشت هدف (TNSA) مي‌باشد. استفاده از يك لايه فوم در جلوي هدف اصلي نقش به سزايي در ميزان جذب انرژي ليزر توسط الكترون‌ها و به تبع آن شتاب دهي پروتون ايفا مي كند. اين لايه مي‌تواند با چگالي يكنواخت و همگن و يا با چگالي موضعي در يك ساختار نانو باشد. در اين پژوهش با فرض به كارگيري لايه فوم با ساختار نانو و با استفاده از شبيه‌سازي‌هاي دو بعدي ذره‌اي، به مطالعه اثر اندازه نانوذرات پيش‌لايه در انرژي نهايي پروتون پرداخته مي‌شود. ذرات با شعاع‌هاي 10، 60 و 120 نانومتر و نيز با اندازه‌هاي تصادفي در بازه 10 تا 120 نانومتر در هدف با لايه فومي در دو ضخامت 10 و 20 ميكرومتر و با چگالي ميانگين نزديك بحراني در شدت ليزري 10 = a (معادل 2W/cm^ 10^20≈I) مطالعه و شبيه سازي شده‌اند. مطابق با نتايج به دست آمده در هدف با ضخامت 10 ميكرومتر اختلاف بيشينه انرژي جمعيت الكتروني و در نتيجه پروتون‌ها ناچيز و قابل صرف نظر كردن است. هر چند با افزايش ضخامت هدف، تغيير اندازه شعاع نانوذرات تأثير قابل توجهي در انرژي نهايي طيف پروتون مي‌گذارد. به طوري كه با كوچك كردن اندازه شعاع نانوذرات از 120 نانومتر به 10 نانومتر افزايش حدود %45 در بيشينه انرژي پروتون مشاهده مي‌شود.