The transverse filamentation of beams of fast electrons transported in solid targets irradiated by ultraintense (5 × 1020 W cm−2), picosecond laser pulses is investigated experimentally. Filamentation is diagnosed by measuring the uniformity of a beam of multi-MeV protons accelerated by the sheath field formed by the arrival of the fast electrons at the rear of the target, and is investigated for metallic and insulator targets ranging in thickness from 50 to 1200 µm. By developing an analytical model, the effects of lateral expansion of electron beam filaments in the sheath during the proton acceleration process is shown to account for measured increases in proton beam nonuniformity with target thickness for the insulating targets.
超強度（5 × 10²⁰ W cm⁻²）のピコ秒レーザーパルスを照射した固体ターゲット内を輸送される高速電子ビームの横方向フィラメンテーションを実験的に調査した。フィラメンテーションは、高速電子がターゲット後面に到達して形成するシース電場によって加速される多MeV陽子ビームの均一性を測定することにより診断した。また、厚さ50〜1200 µmの金属ターゲットおよび絶縁体ターゲットについて調査した。解析モデルを構築することにより、陽子加速過程におけるシース内の電子ビームフィラメントの横方向膨張の効果が、絶縁体ターゲットにおいて陽子ビームの不均一性がターゲット厚さとともに増大するという測定結果を説明できることを示した。