Livraison automatisée de cibles microfabriquées pour des expériences intenses d’irradiation laser

Résumé

Un protocole est présenté pour l’irradiation automatisée des feuilles d’or minces avec des impulsions laser de haute intensité. Le protocole comprend une description étape par étape du processus de fabrication de la cible de micromachining et un guide détaillé pour la façon dont les cibles sont portées au point du laser à un taux de 0,2 Hz.

Résumé

Décrit est une procédure expérimentale qui permet l’irradiation laser de haute puissance des cibles microfabriquées. Les cibles sont portées au point laser par une boucle de rétroaction fermée qui fonctionne entre le manipulateur cible et un capteur de portée. Le processus de fabrication cible est expliqué en détail. Des résultats représentatifs des faisceaux de protons de niveau MeV générés par l’irradiation de feuilles d’or de 600 nm d’épaisseur à un taux de 0,2 Hz sont donnés. La méthode est comparée à d’autres systèmes cibles réapprovisionnement et les perspectives d’augmenter les taux de tir à plus de 10 Hz sont discutées.

Introduction

L’irradiation laser de haute intensité des cibles solides génère de multiples formes de rayonnement. L’un d’eux est l’émission d’ions énergétiques avec des énergies au niveau Mega electron-volt (MeV)¹. Une source compacte d’ions MeV a un potentiel pour de nombreuses applications, telles que l’allumage rapide des^{protons 2,}la radiographie des^{protons 3,}la radiothérapie irionale⁴et la génération neutronique⁵.

Un défi majeur pour rendre l’accélération laser-ion pratique est la capacité de positionner les cibles à l’échelle du m....

Protocole

1. Fabrication cible

REMARQUE : La figure 2 et la figure 3 illustrent le processus de fabrication des feuilles d’or autoportantes.

1. Côté arrière
   1. Utilisez une gaufrette de silicium de 250 μm d’épaisseur, de 100 mm de diamètre et à stress élevé dans une formation de cristal de 100 μm, recouverte des deux côtés de nitride de silicium.
   2. Nettoyer la gaufrette à l’aide d’acétone suivie d’isopropanol et sécher avec de l’azote.  Ensuite, faites tourner une couche de SMHM pour former une couche adhésive en suivant les étapes décrites dans le tableau 1

Résultats

Ce système de livraison cible a été utilisé pour accélérer les ions de l’arrière des feuilles d’or de 600 nm d’épaisseur. Lorsqu’ils sont irradiés avec une intensité laser normalisée_{d’un 0} = 5,6, ces ions ont été accélérés par le mécanisme normal cible d’accélération de gaine (TNSA)²¹. Dans TNSA, la lumière de faible intensité qui a précédé l’impulsion laser principale a ionisé la surface avant de la feuille cible. La force ponderomotive exercée par l’impulsion laser principale a condui.......

Discussion

Avec quelques variations, le processus de fabrication cible décrit dans ce protocole est commun (p. ex., Zaffino et coll.²³). Ici, une étape unique qui est essentielle au fonctionnement du positionnement automatique est l’ajout d’un roughening à l’échelle nanométrique dans les zones en forme d’anneau à l’arrière de la plaquette (étape 1.2.3). Le but de cette étape est d’augmenter la diffusion diffuse de l’incident de lumière sur la plaquette dans ces zones. Le capteur de portée fait briller un fai.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
76,2 x 127 mm EFL 90° ; Or Protégé 100Å ; Miroir parabolique hors axe	Edmund optics	35-535
MicroTrak 3 LTS 120-20	MTI Instruments
Miroirs diélectriques ultrarapides haute puissance pour 800 nm	Thorlabs