On the basis of one-dimensional coupled PIC and Fokker–Planck simulations, the core heating properties of different cone materials for sub-ignition class experiments of the cone-guiding fast ignition have been studied. When Au is used as a material of the cone tip, the Au atoms ionize to a high charge state during the interaction with a heating pulse in a few hundreds of femtoseconds. Because of the extreme photon pressure, the pulse starts to interact directly with a solid-density cone tip after the density slope is steepened. In addition, the electrons in the return current are strongly scattered by the highly ionized Au ions. In such a situation, the energy coupling of the heating laser to the fast electrons could drop drastically. During the transport in the cone tip, the quality of the generated fast electron beam deteriorates due to the collisional and resistive drags and the scattering by the Au ions. As a result, the core heating gets saturated quickly and the energy coupling efficiency of the heating laser to the core decreases. We proposed CH as an alternative material of cone tip to reduce the collisional defects. It is found that in comparison with the Au cone tip, a twice higher rise in temperature of a compressed CD core has been achieved with the CH cone tip after 1 ps heating by a 1020 W cm−2 intensity pulse.
一次元の結合PIC・フォッカー=プランクシミュレーションに基づき、コーンガイド高速点火のサブイグニッション級実験における異なるコーン材料のコア加熱特性を研究した。コーン先端の材料としてAuを用いる場合、加熱パルスとの相互作用中にAu原子は数百フェムト秒以内に高電離状態へと電離する。極端な光子圧力のため、密度勾配が急峻化した後、パルスは固体密度のコーン先端と直接相互作用し始める。さらに、リターン電流中の電子は高電離したAuイオンによって強く散乱される。このような状況では、加熱レーザーから高速電子へのエネルギー結合が drastically 低下し得る。コーン先端での輸送中、生成された高速電子ビームの品質は、衝突抵抗およびAuイオンによる散乱によって劣化する。その結果、コア加熱は急速に飽和し、加熱レーザーからコアへのエネルギー結合効率は低下する。衝突欠陥を低減するため、コーン先端の代替材料としてCHを提案した。その結果、Auコーン先端と比較して、CHコーン先端を用いた場合、1020 W cm−2 強度のパルスによる1 ps加熱後、圧縮CDコアの温度上昇が2倍高いことが見出された。