Among various methods for the acceleration of dense plasmas the mechanism called laser-induced cavity pressure acceleration (LICPA) is capable of achieving the highest energetic efficiency. In the LICPA scheme, a projectile placed in a cavity is accelerated along a guiding channel by the laser-induced thermal plasma pressure or by the radiation pressure of an intense laser radiation trapped in the cavity. This arrangement leads to a significant enhancement of the hydrodynamic or electromagnetic forces driving the projectile, relative to standard laser acceleration schemes. The aim of this paper is to review recent experimental and numerical works on LICPA with the emphasis on the acceleration of heavy plasma macroparticles and dense ion beams. The main experimental part concerns the research carried out at the kilojoule sub-nanosecond PALS laser facility in Prague. Our measurements performed at this facility, supported by advanced two-dimensional hydrodynamic simulations, have demonstrated that the LICPA accelerator working in the long-pulse hydrodynamic regime can be a highly efficient tool for the acceleration of heavy plasma macroparticles to hyper-velocities and the generation of ultra-high-pressure (>100 Mbar) shocks through the collision of the macroparticle with a solid target. The energetic efficiency of the macroparticle acceleration and the shock generation has been found to be significantly higher than that for other laser-based methods used so far. Using particle-in-cell simulations it is shown that the LICPA scheme is highly efficient also in the short-pulse high-intensity regime and, in particular, may be used for production of intense ion beams of multi-MeV to GeV ion energies with the energetic efficiency of tens of per cent, much higher than for conventional laser acceleration schemes.
様々な高密度プラズマ加速法の中で、レーザー誘起キャビティ圧力加速（LICPA）機構は最高のエネルギー効率を達成することができる。LICPA方式では、キャビティ内に置かれた飛翔体が、レーザー誘起熱プラズマ圧力またはキャビティ内に閉じ込められた強力レーザー放射の放射圧によって、ガイドチャネルに沿って加速される。この構成により、標準的なレーザー加速方式と比較して、飛翔体を駆動する流体力学的または電磁気的な力が大幅に増強される。本論文の目的は、重いプラズママクロ粒子および高密度イオンビームの加速に焦点を当てたLICPAに関する最近の実験的および数値的研究をレビューすることである。実験の主要部分は、プラハのキロジュール級サブナノ秒PALSレーザー施設で実施されたものである。この施設で行われた測定は、高度な二次元流体力学シミュレーションによって裏付けられており、長パルス流体力学領域で動作するLICPA加速器が、重いプラズママクロ粒子を超高速へ加速し、マクロ粒子の固体ターゲットへの衝突を通じて超高圧（>100 Mbar）衝撃波を生成するための高効率ツールであることを実証した。マクロ粒子加速および衝撃波生成のエネルギー効率は、これまでに使用された他のレーザーベースの方式よりも大幅に高いことが見出された。粒子セル（PIC）シミュレーションを用いて、LICPA方式が短パルス高強度領域でも高効率であることが示され、特に、従来のレーザー加速方式よりもはるかに高い、数十パーセントのエネルギー効率で、多MeVからGeVエネルギーの強力イオンビームの生成に使用できる可能性がある。