The use of rectangular-shaped microstructures at the front surface of a solid target is shown to improve gamma-ray generation by 2–3 orders of magnitude, compared to the case of a planar target, when irradiated by laser pulses with an intensity of 1.13 × 1022 W cm−2. Also, it is observed that the laser energy absorption rate increases more than 10 times, up to 57%. The analysis of the simulation results suggests that in the case of relatively narrow microstructure elements, the gamma-ray generation mechanism is similar to that in the case of laser pulse normally incident onto a planar target, but with differences in the electron trajectories. The optimal dimensions of rectangular-shaped microstructured target have been found with the help of 3D particle-in-cell simulations.
固体ターゲットの前面に矩形形状のマイクロ構造を用いることで、平面ターゲットの場合と比較して、強度1.13 × 10²² W cm⁻²のレーザーパルスを照射した際のガンマ線生成が2～3桁向上することが示された。また、レーザーエネルギー吸収率は10倍以上に増加し、最大57%に達することが観測された。シミュレーション結果の解析により、比較的幅の狭いマイクロ構造要素の場合、ガンマ線生成メカニズムは平面ターゲットにレーザーパルスが垂直入射する場合と類似しているが、電子軌道に差異があることが示唆された。3次元粒子インセルシミュレーションを用いることで、矩形形状マイクロ構造ターゲットの最適寸法が明らかにされた。