Focal spot effects on the generation of proton beams are investigated by a high-intensity high-contrast laser irradiating on solid foil in target normal sheath acceleration experiments. Different spot size, transverse shape, and intensity of the laser are obtained by appropriately using deformable mirrors and parabolic mirrors. Experiments show that the maximum proton energy is mainly determined by the laser intensity if the focal spot size is not seriously changed. Compared with the previous experimental results, the optimum foil thickness do is scaled by the laser intensity I as do ~ I0.33. The corresponding theoretical estimation is carried out as do ~ I0.25 for ultra-high intensity laser systems with similar contrast. MULTI and particle-in-cell simulations are used to interpret the experimental results.
高強度・高コントラストレーザーを固体箔に照射したターゲット法線シース加速実験において、陽子ビーム生成に対する焦点スポットの影響を調査した。変形鏡と放物面鏡を適切に用いることで、レーザーの異なるスポットサイズ、横方向強度分布、および強度を実現した。実験結果から、焦点スポットサイズが大きく変化しない場合、最大陽子エネルギーは主にレーザー強度によって決定されることが示された。従来の実験結果と比較すると、最適な箔厚d₀はレーザー強度Iに対してd₀〜I⁰・³³のスケーリング則に従う。同様のコントラストを有する超高強度レーザーシステムに対しては、理論的見積もりとしてd₀〜I⁰・²⁵のスケーリングが導出された。実験結果の解釈には、MULTIシミュレーションおよび粒子インセルシミュレーションが用いられた。