The results of a 3D optimization study of ion acceleration from ultrathin solid density foils (Brantov et al 2015 Phys. Rev. Spec. Top. Accel. Beams18 021301) are complemented with an improved analytic model of the directed Coulomb explosion. Similarly to optimizing overdense targets, we also optimize low-density targets to obtain maximum ion energy, motivated by progress in producing a new generation of low-density slab targets whose density can be very homogeneous and as low as the relativistic critical density. Using 3D simulations, we show that for the same laser pulse, the ion energy can be significantly increased with low-density targets. A new acceleration mechanism is responsible for such an increase. This mechanism is described qualitatively, and it explains an advantage of low-density targets for high-energy ion production by lasers.
3次元最適化研究の結果は、極薄固体密度フォイルからのイオン加速に関するものであり（Brantov et al 2015 Phys. Rev. Spec. Top. Accel. Beams18 021301）、指向性クーロン爆発の改良された解析モデルによって補完されている。過密ターゲットの最適化と同様に、我々は低密度ターゲットも最大イオンエネルギーを得るために最適化する。これは、密度が非常に均一で、相対論的臨界密度まで低くすることができる新世代の低密度スラブターゲットの製造における進展によって動機づけられている。3次元シミュレーションを用いて、同じレーザーパルスに対して、低密度ターゲットを用いることでイオンエネルギーを大幅に増加させることができることを示す。この増加の原因は新たな加速メカニズムであり、このメカニズムを定性的に記述し、レーザーによる高エネルギーイオン生成における低密度ターゲットの利点を説明する。