A positron production experiment was performed by irradiating an ultra-intense picosecond laser on solid tantalum targets. Quasi-monoenergetic positron beams were obtained owing to the sheath field on the back of the target. The experiment shows that the peak energy of the positron spectrum has a linear relation with the reciprocal of the target diameter. A simple analytical model of the sheath field was constructed to explain the experimental data, which predicts the positron peak energy in terms of the target diameter and hot electron parameters. Based on the field model, Monte Carlo simulations were conducted to treat the positron production and acceleration self-consistently. The simulated spectra are in good agreement with most experiment results. The disagreement of the 1 mm diameter data reveals that the hot electron propagation along the target flank surface plays an important role in the sheath field set up. Several aspects involved in the positron acceleration are discussed.
超強力ピコ秒レーザーを固体タンタル標的に照射することにより、陽電子生成実験を実施した。標的背面のシース電場により、準単色陽電子ビームが得られた。実験により、陽電子スペクトルのピークエネルギーが標的直径の逆数と線形関係にあることが示された。実験データを説明するために、シース電場の簡単な解析モデルを構築し、陽電子のピークエネルギーを標的直径と高温電子パラメータの関数として予測した。この電場モデルに基づき、陽電子生成と加速を自己無撞着に扱うモンテカルロシミュレーションを実施した。シミュレーションによるスペクトルは、ほとんどの実験結果と良好な一致を示した。直径1mmのデータにおける不一致は、標的側面に沿った高温電子の伝播がシース電場の形成に重要な役割を果たすことを示している。陽電子加速に関わるいくつかの側面について考察した。