We present a theory for the acceleration of monoenergetic protons, trapped in a self-organized double layer, by short pulse laser irradiation on a thin foil with the specific thickness suggested by the simulation study of Yan et al (2008 Phys. Rev. Lett.100 135003). The laser ponderomotive force pushes the electrons forward, leaving the ions behind until the space charge electric field balances the ponderomotive force at a distance Δ. For the optimal target thickness D = Δ > c/ωp, the electron sheath is piled up at the rear surface and the sheath electric field accelerates the protons until they are reflected by the inertial force in the accelerated frame. These protons are therefore trapped by the combined forces of the electrostatic field of the electron sheath and the inertial force of the accelerating target. Together with the electron layer, they form a double layer and are collectively accelerated by the laser ponderomotive force, leading to monoenergetic ion production.
我々は、Yanらによるシミュレーション研究（2008 Phys. Rev. Lett.100 135003）で示された特定の厚さを持つ薄膜への短パルスレーザー照射によって、自己組織化された二重層に捕捉された単色陽子の加速に関する理論を提示する。レーザーのポンデロモーティブ力は電子を前方に押し出し、空間電荷電場が距離Δにおいてポンデロモーティブ力と釣り合うまでイオンを後に残す。最適なターゲット厚さD＝Δ＞c/ωの場合、電子シースが後面に堆積し、シース電場は陽子を加速し、加速座標系における慣性力によって反射されるまで加速する。これらの陽子は、したがって、電子シースの静電場と加速ターゲットの慣性力の複合的な力によって捕捉される。電子層とともに、それらは二重層を形成し、レーザーのポンデロモーティブ力によって集団的に加速され、単色イオン生成をもたらす。