Введение
1 Введение.
1.1 Обзор литературы по проблеме неклассического переноса
1.2 Современное состояние исследования ускорения пучков заряженных частиц .
1.3 Цель и содержание работы
1.4 Практическая ценность и апробация работы
2 Теоретическое исследование неклассических процессов переноса в столк новительной лазерной плазме .
2.1 Нелокальная гидродинамика и электронный перенос в столкновительной плазме
2.1.1 Кинетические уравнения для возмущений электронной функции распределения
2.1.2 Решение кинетического уравнения
2.1.3 Нелокальная электронная гидродинамика
2.1.4 Потенциальные составляющие потоков
2.1.5 Непотенциальные составляющие потоков
2.1.6 Перенос тепла в бестоковой плазме
2.1.7 Заключение
2.2 Нелокальные эффекты обратнотормозного нагрева и пондеромоторного взаимодействия
2.2.1 Кинетическое уравнение для медленно меняющейся части функции распределения с учетом пондеромоторного взаимодействия и обратнотормозного нагрева
2.2.2 Гидродинамические уравнения для электронов
2.2.3 Уравнение для возмущения функции распределения электронов .
2.2.4 Коэффициенты электронного переноса в лазерной плазме
2.2.5 Электронный тепловой поток
2.2.6 Пондеромоторная сила для плазмы без электрического тока
2.2.7 Определения теплопроводности электронов
2.2.8 Заключение 85
2.3 Нелокальный перенос в замагниченной плазме 86
2.3.1 Электронная функция распределения в магнитоактивной плазме. 88
2.3.2 Электронные потоки 91
2.3.3 Теория переноса в сильно столкновительном пределе 93
2.3.4 Нелокальные коэффициенты переноса 95
2.3.5 Заключение 99
2.4 Нелокальный ионный перенос 99
2.4.1 Кинетическое описание потенциальных возмущений в плазме со столкновениями 100
2.4.2 Нелокальная теория ионного переноса в плазме со столкновениями. 103
2.4.3 Ионные коэффициенты переноса 105
2.4.4 Заключение 108
3 Влияние эффектов нелокальности на дисперсионные свойства плазмы . 109
3.1 Диэлектрическая проницаемость плазмы 109
3.1.1 Определение диэлектрической проницаемости плазмы 110
3.1.2 Продольная электронная восприимчивость плазмы 110
3.1.3 Поперечная восприимчивость электронной плазмы 114
3.1.4 Вклад ионов в диэлектрическую проницаемость плазмы 117
3.1.5 Частота и затухание ионно-звуковых волн 119
3.1.6 Магнитогидродинамические волны 122
3.1.7 Заключение 126
3.2 Флуктуации плазмы, вызываемые неоднородностью лазерного пучка 127
3.2.1 Основные соотношения 128
3.2.2 Корреляционная функция лазерного излучения 133
3.2.3 Вынужденные флуктуации плазмы 135
3.2.4 Томсоновское рассеяние на вынужденных флуктуациях 138
3.2.5 Заключение 140
3.3 Нелокальные эффекты в развитии параметрических неустойчивостей 141
3.3.1 Дисперсионное уравнение 142
3.3.2 Вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна в столкновитель ной плазме 143
3.3.3 Филаментационная неустойчивость в столкновительной плазме 148
3.3.4 Заключение 153
3.4 Ионно-звуковая неустойчивость столкновительной плазмы 156
3.4.1 Кинетическая теория ионно-звуковой неустойчивости с учетом нелокальности переноса 157
3.4.2 Инкремент ионно-звуковой неустойчивости 160
3.4.3 ИЗ неустойчивость при обратнотормозном нагреве горячего пятна 166
3.4.4 Численное моделирование ионно-звуковой неустойчивости. Сравнение с теоретической моделью 168
3.4.5 Обсуждение результатов и заключение 171
4 Практические модели для описание поглощения излучения и для электронного переноса . 174
4.1 Теория поглощения электромагнитного излучения твердотельной полуогра ниченной плазмой 174
4.1.1 Исходные соотношения 177
4.1.2 Джоулев нагрев плазмы и поглощение лазерной энергии в плазме. 178
4.1.3 Использование диэлектрической проницаемости для построения модели поглощения лазерного излучения 183
4.1.4 Обсуждение результатов модели и сравнение с экспериментом 188
4.2 Релаксация теплового возмущения в столкновительной плазме 191
4.2.1 Решение начальной кинетической задачи для теплового возмущения 192
4.2.2 Периодическое начальное тепловое возмущение 194
4.2.3 Локализованное начальное тепловое возмущение 197
4.2.4 Возбуждение возмущений плотности 200
4.2.5 Релаксация горячих пятен температуры в магнитном поле 202
4.2.6 Заключение 205
4.3 Нелинейная модель переноса. Сравнение с численным моделированием и экспериментом 206
4.3.1 Нелокальная нелинейная модель теплового переноса 207
4.3.2 Задача о релаксации начального возмущения. Сравнения результатов нелокальной модели теплового потока и численного кода 208
4.3.3 Нелокальная нелинейная тепловая волна 210
4.3.4 Сравнение экспериментальных данных с нелокальной моделью. 212
4.3.5 Заключение 215
5 Ускорение частиц ультрамощными ультракороткими лазерными импульсами из твердотельных мишеней . 216
5.1 Численное моделирование ускорения ионов из тонких фольг. Механизм на правленного кулоновского взрыва 216
5.1.1 Взаимодействие релятивистски сильных лазерных импульсов с тонкими фольгами 218
5.1.2 Ускорение протонов из мишеней сложного ионного состава. Оптимальная толщина мишени 222
5.1.3 Обсуждение результатов и заключение 226
5.2 Механизм "Кулоновского поршня". Теория и моделирование экспериментов. 227
5.2.1 Ускорение ионов из однородных мишеней, состоящих из тяжелых и легких ионов 229
5.2.2 Формирование моноэнергетического спектра из двухслойных мишеней вследствие механизма Кулоновского поршня. Аналитическая модель 237
5.2.3 Численное моделирование ускорения ионов из двухслойных мишеней. 248
5.2.4 Обсуждение результатов и заключение 250
5.3 Оптимизация взаимодействия лазерного излучения с мишенями сложного ионного состава для получения медицинских пучков протонов 252
5.3.1 Численное моделирование ускорения протонов 252
5.3.2 Заключение 260
5.4 Повышение эффективности ускорения заряженных частиц с помощью использования сложных структурированных мишеней 262
5.4.1 Моделирование ускорения частиц из конических мишеней 263
5.4.2 Увеличение эффективности ускорения электронов из мишеней с микроструями 267
5.4.3 Заключение 270
6 Лазерно-индуцированное ускорение частиц с использованием газовых мишеней . 271
6.1 Распространение лазерного импульса в малоплотной плазме. Ускорение ионов с задней поверхности мишени 271
6.1.1 Численное моделирование ускорения ионов из растекшейся фольги. 271
6.1.2 Оптимизация взаимодействия лазерного импульса с малоплотной плазмой 275
6.1.3 Заключение 279
6.2 Использование градиента плотности для получения моноэнергетических пучков электронов при их ускорении в кильватерном поле 280
6.2.1 Условие захвата инжектируемых электронов 280
6.2.2 Захват электронов при воздействии лазерного импульса умеренной интенсивности 285
6.2.3 Инжекция и ускорение электронов в случай воздействия релятивистски сильного лазерного импульса 287
6.2.4 Заключение 292
7 Заключение
