If a laser plasma generated on a slab target with a high Z is left to expand it becomes a very efficient source of highly charged ions. Depending on the parameters of the laser driver, ions with charge states from 1+ up to more than 50+ can be produced, with ion energies ranging from tens of electronvolts up to tens of megaelectronvolts, with no external acceleration. The ion current density may reach tens of milliamperes per square centimetres in a distance of 1 m from the target. They can be used either for a direct accelerator injection, for a hybrid ion source based on the coupling of a laser with an electron cyclotron resonance ion source for an easier evaporation and a pre-ionization of the target material with a subsequent charge state enhancement or for a direct ion implantation, as substrates for the implantation metallic and polymer materials are usually exposed to the laser produced ion streams with an appropriate tuning of the implantation regime to modify their surface properties. Although the interaction of the laser beam with the plasma is a fairly complex process certain fundamental phenomena have been identified based on a careful analysis of the charge–energy spectra of the outgoing ions.
高Zのスラブターゲット上で生成されたレーザープラズマが膨張するままに任されると、それは高電荷イオンの非常に効率的な源となる。レーザードライバーのパラメータに応じて、1+から50+以上の電荷状態を持つイオンが生成され得る。そのイオンエネルギーは、外部加速なしで、数十電子ボルトから数十メガ電子ボルトの範囲に及ぶ。イオン電流密度は、ターゲットから1mの距離で、毎平方センチメートルあたり数十ミリアンペアに達する可能性がある。それらは、直接の加速器入射、またはレーザーと電子サイクロトロン共鳴イオン源との結合に基づくハイブリッドイオン源（ターゲット材料のより容易な蒸発と予備電離、およびその後の電荷状態増強のため）、または直接のイオン注入に使用され得る。イオン注入のための基板として、金属およびポリマー材料は通常、レーザー生成イオン流に曝され、注入条件を適切に調整して表面特性を改質する。レーザービームとプラズマとの相互作用はかなり複雑な過程であるが、放出イオンの電荷-エネルギースペクトルの注意深い分析に基づいて、特定の基本的な現象が同定されている。