The nonthermal and nonlinear coupling of strong laser light wave with plasma transfers a part of laser energy into hot electrons and fast ions. The efficiency of these effects depends on the characteristics of a laser pulse, target properties and irradiation geometry.The reported studies were performed with the use of a high-power and high-energy iodine PALS laser system (energy up to 1 kJ in a 0.4 ns pulse at wavelength of 1315 nm and energy up to 250 J at wavelength of 438 nm). The properties of the laser-produced ion streams were determined with the use of ion diagnostics based on the time-of-flight method. The characteristics of x-rays were measured using various semiconductor detectors.The main ion stream characteristics as well as the ion acceleration processes in plasmas of different Z numbers were studied in dependence on laser pulse parameters. The parameters of a fast ion group depend evidently on Z number of the ions. The influence of the electron density scale length on fast ion generation was investigated using a low intensity laser pre-pulses to generate preformed plasmas (pre-plasmas) with which the main laser pulse interacted. The obtained results suggest that ion acceleration processes were most effective at a specific electron density gradient scale length of pre-plasma determined by the pre-pulse parameters.
強力なレーザー光波とプラズマとの非熱的かつ非線形的な結合は、レーザーエネルギーの一部を高温電子と高速イオンに変換する。これらの効果の効率は、レーザーパルスの特性、ターゲットの特性、および照射形状に依存する。報告された研究は、高出力かつ高エネルギーのヨウ素PALSレーザーシステム（波長1315 nmで0.4 nsパルスにおいて最大1 kJのエネルギー、および波長438 nmで最大250 Jのエネルギー）を用いて実施された。レーザー生成イオン流の特性は、飛行時間法に基づくイオン診断を用いて決定された。X線の特性は、様々な半導体検出器を用いて測定された。異なるZ数のプラズマにおける主なイオン流の特性とイオン加速過程は、レーザーパルスパラメータに依存して研究された。高速イオン群のパラメータは、イオンのZ数に明らかに依存する。高速イオン生成に対する電子密度スケール長の影響は、主レーザーパルスが相互作用する予備形成プラズマ（プレプラズマ）を生成するために低強度レーザープリパルスを用いて調査された。得られた結果は、イオン加速過程が、プリパルスパラメータによって決定されるプレプラズマの特定の電子密度勾配スケール長において最も効果的であったことを示唆している。