We study neutron production in interactions of an intense laser pulse with solid, near-critical density and foam targets, by two-dimensional particle-in-cell simulations. We find that compared with solid and near-critical density targets, the neutron production from foam targets is more efficient because ion acceleration and ion-ion collisions are significantly enhanced. This is caused due to formation of ambipolar electrostatic fields among the multi-lamellas in the foam. The energy conversion efficiency from the laser pulse to the ions inside the foam target is up to 11%, 12-fold higher than the one achieved with a solid target for the same laser parameters. We also find that a foam target with thinner lamellas and larger pores between the lamellas is more favorable for neutron production due to higher laser energy absorption and longer distance for ion acceleration. The number of the neutrons can reach 107 from a foam target with a thickness of only 20 driven by a 1020 laser pulse.
我々は、二次元粒子インセルシミュレーションにより、高強度レーザーパルスと固体、臨界密度近傍、およびフォームターゲットとの相互作用における中性子生成を研究する。固体および臨界密度近傍のターゲットと比較して、フォームターゲットからの中性子生成は、イオン加速とイオン-イオン衝突が著しく増強されるため、より効率的であることがわかる。これは、フォーム内の多層ラメラ間に両極性静電場が形成されることに起因する。フォームターゲット内部のイオンへのレーザーパルスからのエネルギー変換効率は最大11%であり、同じレーザーパラメータでの固体ターゲットで達成されるものより12倍高い。また、より薄いラメラとラメラ間のより大きな細孔を持つフォームターゲットは、より高いレーザーエネルギー吸収とイオン加速のためのより長い距離により、中性子生成に有利であることも見いだす。中性子の数は、1020レーザーパルスによって駆動される厚さわずか20のフォームターゲットから107に達し得る。