The mechanics of generating MeV target surface fast electrons (SFEs) is investigated using a 5 J, 50 fs laser pulse focused on a Cu planar and nanowire target. The energy spectrum and spatial angular distribution of fast electrons emitted from the planar target are determined and compared with those from the nanowire target. When the laser intensity reaches 1 × 1019 W cm−2, the coupling from the laser to 1–3 MeV electrons reaches 1.1% on the planar target at a 45° incidence angle, while the number of SFEs generated from the nanowire target is about 10% of those from the planar target. The two-dimensional particle-in-cell simulation results reproduce the electron emission characteristics and reveal a strong continuous surface magnetic field on the surface of the planar target as compared with the discrete magnetic field on the nanowire target which decreases SFEs. A high, hot electron temperature in the forward direction at 556keV is achieved for the nanowire structure capable of guiding and confining fast electrons along the wire direction, compared with 178keV for the planar target.
MeVターゲット表面高速電子（SFE）の生成メカニズムを、Cu平面ターゲットおよびナノワイヤーターゲットに集光した5 J、50 fsレーザーパルスを用いて調査した。平面ターゲットから放出される高速電子のエネルギースペクトルと空間角度分布を決定し、ナノワイヤーターゲットからのものと比較した。レーザー強度が1 × 10^19 W cm^-2に達すると、45°入射角の平面ターゲットにおいてレーザーから1〜3 MeV電子への結合効率は1.1%に達する一方、ナノワイヤーターゲットから生成されるSFEの数は平面ターゲットの約10%である。二次元粒子インセルシミュレーションの結果は電子放出特性を再現し、SFEを減少させるナノワイヤーターゲット上の離散的な磁場と比較して、平面ターゲット表面には強い連続的な表面磁場が存在することを明らかにした。ワイヤー方向に沿って高速電子を導き閉じ込めることができるナノワイヤー構造において、前方方向の高温電子温度は556 keVに達し、平面ターゲットの178 keVと比較される。