New plastic nanostructured foil targets interacting with an ultra-high intensity laser pulse are investigated by performing particle-in-cell simulations. The thickness of the ultra-thin planar and nanostructured foil target is in the range of tens of nanometers. Complementary numerical simulations which use the finite-difference time-domain method without considering plasma generation have been performed. The laser pulse has the parameters of the two 10 PW lasers from ELI-NP. The circularly polarized laser pulse has the twice intensity of the linearly polarized (LP) laser pulse. We show a strong dependence of the maximum proton energy on the nanospheres diameter. But, the carbon ion maximum energy varies very weak with the nanospheres diameter. We prove that the acceleration regime of the protons is a combination of the radiation pressure acceleration and target normal sheath acceleration regimes. The carbon ions experience the target normal sheath acceleration. This study is a very useful tool for the preparation of laser-ion acceleration experiments with nanostructured foil targets at ELI-NP and other PW laser facilities.
新しいプラスチック製ナノ構造フォイルターゲットと超高強度レーザーパルスとの相互作用を、粒子インセルシミュレーションにより調査した。超薄膜平面およびナノ構造フォイルターゲットの厚さは、数十ナノメートルの範囲である。プラズマ生成を考慮しない有限差分時間領域法を用いた補完的数値シミュレーションも実施した。レーザーパルスは、ELI-NPの2台の10PWレーザーのパラメータを有する。円偏光レーザーパルスは、直線偏光（LP）レーザーパルスの2倍の強度を有する。最大陽子エネルギーは、ナノ球の直径に強く依存することを示した。しかし、炭素イオンの最大エネルギーは、ナノ球の直径に対する依存性が非常に弱い。陽子の加速機構は、放射圧加速とターゲット垂直シース加速の組み合わせであることを証明した。炭素イオンは、ターゲット垂直シース加速を受ける。本研究は、ELI-NPおよびその他のPWレーザー施設におけるナノ構造フォイルターゲットを用いたレーザーイオン加速実験の準備に非常に有用である。