Laser beam-profile impression and target thickness impact on laser-accelerated protons

Physics of Plasmas

Volumn 15, Issue 5, 2008, Pages

  Schollmeier, M ^a,b   Harres, K ^a,b   Nurnberg F ^a,b   Blazevic A ^b   Audebert, P ^c   Brambrink, E ^c   Fernandez J C ^d   Flippo, K A ^d   Gautier, D C ^d   Geissel M ^e   Hegelich, B M ^d,f   Schreiber, J ^f   Roth, M ^a,b  

^a DARMSTADT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b GSI HELMHOLTZZENTRUM FÜR SCHWERIONENFORSCHUNG GMBH   (Germany)

^c ECOLE POLYTECHNIQUE   (France)

^d LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

^e SANDIA NATIONAL LABORATORIES   (United States)

^f UNIVERSITY OF MUNICH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMS; ELECTRIC FIELDS; ELECTRIC POWER PLANTS; ELECTROACUPUNCTURE; ELECTROMAGNETIC FIELD THEORY; ELECTROMAGNETIC FIELDS; ELECTROMAGNETISM; ELECTRON BEAMS; ELECTRON OPTICS; ELECTRONS; GOLD; LASER BEAMS; LASERS; MAGNETISM; MECHANICAL VARIABLES MEASUREMENT; MOLECULAR BEAM EPITAXY; PARTICLE BEAMS; PROTONS; PULSED LASER DEPOSITION; RAY TRACING; SIZE DISTRIBUTION; SOLDERED JOINTS; TARGETS;

ACCELERATED BEAM; AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS (AIP); BEAM PROFILING; ELECTRON DISTRIBUTIONS; ENERGY DEPENDENT; EXPERIMENTAL RESULTS; FOCAL SPOTS; GOLD FOILS; INTENSITY DISTRIBUTIONS; ION ANALYSIS; LASER FOCUSING; MEV PROTONS; MULTIPLE SMALL ANGLE SCATTERING; PROTON DISTRIBUTIONS; PROTON SOURCES; RADIOCHROMIC FILMS; RAY TRACING; REAR SIDE; REFLUXING; SHAPE AND SIZE; SOURCE SIZES; THICK TARGET;

CHARGED PARTICLES;

EID: 44649117060     PISSN: 1070664X     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2912451     Document Type: Article

References (52)

1. R. A. Snavely, M. H. K, S. P. Hatchett, T. E. Cowan, M. Roth, T. W. Phillips, M. A. Stoyer, E. A. Henry, T. C. Sangster, M. S. Singh, S. C. Wilks, A. MacKinnon, A. Offenberger, D. M. Pennington, K. Yasuike, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, J. Johnson, M. D. Perry, and E. M. Campbell, Phys. Rev. Lett. 85, 2945 (2000).
2. E. L. Clark, K. Krushelnick, J. R. Davies, M. Zepf, M. Tatarakis, F. N. Beg, A. Machacek, P. A. Norreys, M. I. K. Santala, I. Watts, and A. E. Dangor, Phys. Rev. Lett. 84, 670 (2000).
3. A. Maksimchuk, S. Gu, K. Flippo, D. Umstadter, and V. Yu. Bychenkov, Phys. Rev. Lett. 84, 4108 (2000).
4. S. P. Hatchett, C. G. Brown, T. E. Cowan, A. Henry, J. S. Johnson, M. H. Key, J. A. Koch, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, A. J. Mackinnon, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. W. Phillips, R. T. C. Sangster, M. S. Singh, R. A. Snavely, M. A. Stoyer, S. C. Wilks, and K. Yasuike, Phys. Plasmas 7, 2076 (2000).
5. M. Borghesi, D. H. Campbell, A. Schiavi, M. G. Haines, O. Willi, A. J. MacKinnon, P. Patel, L. A. Gizzi, M. Galimberti, R. J. Clarke, F. Pegoraro, H. Ruhl, and S. Bulanov, Phys. Plasmas 9, 2214 (2002).
6. A. J. Mackinnon, P. K. Patel, M. Borghesi, R. C. Clarke, R. R. Freeman, H. Habara, S. P. Hatchett, D. Hey, D. G. Hicks, S. Kar, M. H. Key, J. A. King, K. Lancaster, D. Neely, A. Nikkro, P. A. Norreys, M. M. Notley, T. W. Phillips, L. Romagnani, R. A. Snavely, R. B. Stephens, and R. P. J. Town, Phys. Rev. Lett. 97, 045001 (2006).
7. L. Romagnani, J. Fuchs, M. Borghesi, P. Antici, P. Audebert, F. Ceccherini, T. Cowan, T. Grismayer, S. Kar, A. Macchi, P. Mora, G. Pretzler, A. Schiavi, T. Toncian, and O. Willi, Phys. Rev. Lett. 95, 195001 (2005).
8. M. I. K. Santala, M. Zepf, F. N. Beg, E. L. Clark, A. E. Dangor, K. Krushelnick, M. Tatarakis, I. Watts, K. W. D. Ledingham, T. McCanny, I. Spencer, A. C. Machacek, R. Allott, R. J. Clarke, and P. A. Norreys, Appl. Phys. Lett. 78, 19 (2001).
9. A. Pukhov, Phys. Rev. Lett. 86, 3562 (2001).
10. M. Roth, T. E. Cowan, M. H. Key, S. P. Hatchett, C. Brown, W. Fountain, J. Johnson, D. M. Pennington, R. A. Snavely, S. C. Wilks, K. Yasuike, H. Ruhl, F. Pegoraro, S. V. Bulanov, E. M. Campbell, M. D. Perry, and H. Powell, Phys. Rev. Lett. 86, 436 (2001).
11. M. Hegelich, S. Karsch, G. Pretzler, D. Habs, K. Witte, W. Guenther, M. Allen, A. Blazevic, J. Fuchs, J. C. Gauthier, M. Geissel, P. Audebert, T. Cowan, and M. Roth, Phys. Rev. Lett. 89, 085002 (2002).
12. K. A. Flippo, B. M. Hegelich, M. J. Schmitt, D. C. Gauthier, C. A. Meserole, G. L. Fisher, J. A. Cobble, R. A. Johnson, S. A. Letzring, J. C. Fernandez, M. Schollmeier, and J. Schreiber, Proc. SPIE 6261, 62612I (2006).
13. K. A. Flippo, B. M. Hegelich, M. J. Schmitt, C. A. Meserole, G. L. Fisher, D. C. Gautier, J. A. Cobble, R. Johnson, S. Letzring, J. Schreiber, M. Schollmeier, and J. C. Fernandez, J. Phys. IV 133, 1117 (2006).
14. J. C. Fernandez, B. M. Hegelich, J. A. Cobble, K. A. Flippo, S. A. Letzring, R. P. Johnson, D. C. Gautier, T. Shimada, G. A. Kyrala, Y. Q. Wang, C. J. Wetteland, and J. Schreiber, Laser Part. Beams 23, 267 (2005).
15. S. J. Gitomer, R. D. Jones, F. Begay, A. W. Ehler, J. F. Kephart, and R. Kristal, Phys. Fluids 29, 2679 (1986).
16. S. C. Wilks, A. B. Langdon, T. E. Cowan, M. Roth, M. Singh, S. Hatchett, M. H. Key, D. Pennington, A. MacKinnon, and R. A. Snavely, Phys. Plasmas 8, 542 (2001).
17. J. Fuchs, P. Antici, E. d'Humíres, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, M. Kaluza, V. Malka, M. Manclossi, S. Meyroneinc, P. Mora, J. Schreiber, T. Toncian, H. Pepin, and P. Audebert, Nat. Phys. 2, 48 (2006).
18. Y. Oishi, T. Nayuki, T. Fujii, Y. Takizawa, X. Wang, T. Yamazaki, K. Nemoto, T. Kayoiji, T. Sekiya, K. Horioka, Y. Okano, Y. Hironaka, K. G. Nakamura, K. Kondo, and A. A. Andreev, Phys. Plasmas 12, 073102 (2005).
19. P. Antici, J. Fuchs, E. d'Humíres, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, S. Gaillard, L. Romagnani, Y. Sentoku, T. Toncian, O. Willi, P. Audebert, and H. Pepin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
20. M. S. Wei, J. R. Davies, E. L. Clark, F. N. Beg, A. Gopal, M. Tatarakis, L. Willingale, P. Nilson, A. E. Dangor, P. A. Norreys, M. Zepf, and K. Krushelnick, Phys. Plasmas 13, 123101 (2006).
21. M. Schnürer, S. Ter-Avetisyan, P. V. Nickles, and A. A. Andreev, Phys. Plasmas 14, 033101 (2007).
22. T. E. Cowan, J. Fuchs, H. Ruhl, A. Kemp, P. Audebert, M. Roth, R. Stephens, I. Barton, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, J. Fernandez, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, J. Kaae, S. Karsch, G. P. Le Sage, S. Letzring, M. Manclossi, S. Meyroneinc, A. Newkirk, H. Pepin, and N. Renard-LeGalloudec, Phys. Rev. Lett. 92, 204801 (2004).
23. E. Brambrink, J. Schreiber, T. Schlegel, P. Audebert, J. Cobble, J. Fuchs, M. Hegelich, and M. Roth, Phys. Rev. Lett. 96, 154801 (2006).
24. A. J. Kemp, J. Fuchs, Y. Sentoku, V. Sotnikov, M. Bakeman, P. Antici, and T. E. Cowan, Phys. Rev. E 75, 056401 (2007).
25. H. Ruhl, T. E. Cowan, and J. Fuchs, Phys. Plasmas 11, L17 (2004).
26. M. Schollmeier, M. Roth, A. Blazevic, E. Brambrink, J. A. Cobble, J. C. Fernandez, K. A. Flippo, D. C. Gautier, D. Habs, K. Harres, B. M. Hegelich, T HeΒling, D. H. H. Hoffmann, S. Letzring, F. Nürnberg, G. Schaumann, J. Schreiber, and K. Witte, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 577, 186 (2007).
27. D. C. Carroll, P. McKenna, O. Lundh, F. Lindau, C.-G. Wahlström, S. Bandyopadhyay, D. Pepler, D. Neely, S. Kar, P. T. Simpson, K. Markey, M. Zepf, C. Bellei, R. G. Evans, R. Redaelli, D. Batani, M. H. Xu, and Y. T. Li, Phys. Rev. E 76, 065401 (2007).
28. D. R. Welch, D. V. Rose, M. E. Cuneo, R. B. Campbell, and T. A. Mehlhorn, Phys. Plasmas 13, 063105 (2006).
29. E. dHumíres, E. Lefebvre, L. Gremillet, and V. Malka, Phys. Plasmas 12, 062704 (2005).
30. K. L. Lancaster, J. S. Green, D. S. Hey, K. U. Akli, J. R. Davies, R. J. Clarke, R. R. Freeman, H. Habara, M. H. Key, R. Kodama, K. Krushelnick, C. D. Murphy, M. Nakatsutsumi, P. Simpson, R. Stephens, C. Stoeckl, T. Yabuuchi, M. Zepf, and P. A. Norreys, Phys. Rev. Lett. 98, 125002 (2007).
31. J. S. Green, V. M. Ovchinnikov, R. G. Evans, K. U. Akli, H. Azechi, F. N. Beg, C. Bellei, R. R. Freeman, H. Habara, R. Heathcote, M. H. Key, J. A. King, K. L. Lancaster, N. C. Lopes, T. Ma, A. J. MacKinnon, K. Markey, A. McPhee, Z. Najmudin, P. Nilson, R. Onofrei, R. Stephens, K. Takeda, K. A. Tanaka, W. Theobald, T. Tanimoto, J. Waugh, L. Van Woerkom, N. C. Woolsey, M. Zepf, J. R. Davies, and P. A. Norreys, Phys. Rev. Lett. 100, 015003 (2008).
32. J. J. Santos, F. Amiranoff, S. D. Baton, L. Gremillet, M. Koenig, E. Martinolli, M. Rabec Le Gloahec, C. Rousseaux, D. Batani, A. Bernardinello, G. Greison, and T. Hall, Phys. Rev. Lett. 89, 025001 (2002).
33. R. B. Stephens, R. A. Snavely, Y. Aglitskiy, F. Amiranoff, C. Andersen, D. Batani, S. D. Baton, T. Cowan, R. R. Freeman, T. Hall, S. P. Hatchett, J. M. Hill, M. H. Key, J. A. King, J. A. Koch, M. Koenig, A. J. MacKinnon, K. L. Lancaster, E. Martinolli, P. Norreys, E. Perelli-Cippo, M. Rabec Le Gloahec, C. Rousseaux, J. J. Santos, and F. Scianitti, Phys. Rev. E 69, 066414 (2004).
34. J. Fuchs, T. E. Cowan, P. Audebert, H. Ruhl, L. Gremillet, A. Kemp, M. Allen, A. Blazevic, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, S. Karsch, P. Parks, M. Roth, Y. Sentoku, R. Stephens, and E. M. Campbell, Phys. Rev. Lett. 91, 255002 (2003).
35. M. Kaluza, J. Schreiber, M. I. K. Santala, G. D. Tsakiris, K. Eidmann, J. Meyer-ter-Vehn, and K. J. Witte, Phys. Rev. Lett. 93, 045003 (2004).
36. J. Schreiber, F. Bell, F. Grüner, U. Schramm, M. Geissler, M. Schnürer, S. Ter-Avetisyan, B. M. Hegelich, J. Cobble, E. Brambrink, J. Fuchs, P. Audebert, and D. Habs, Phys. Rev. Lett. 97, 045005 (2006).
37. F. Nürnberg, Master's Thesis, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, 2006.
38. GAFchromic radiochromic film types HD-810 and MD-55 are trademarks of ISP corporation.
39. J. F. Ziegler, J. P. Biersack, and U. Littmark, The Stopping and Range of Ions in Solids (Pergamon, New York, 1985), http://www.srim.org.
40. M. H. Key, M. D. Cable, T. E. Cowan, K. G. Estabrook, B. A. Hammel, S. P. Hatchett, E. A. Henry, D. E. Hinkel, J. D. Kilkenny, J. A. Koch, W. L. Kruer, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, B. J. MacGowan, A. MacKinnon, J. D. Moody, M. J. Moran, A. A. Offenberger, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. J. Phillips, T. C. Sangster, M. S. Singh, M. A. Stoyer, M. Tabak, G. L. Tietbohl, M. Tsukamoto, K. Wharton, and S. C. Wilks, Phys. Plasmas 5, 1966 (1998).
41. H. A. Bethe, Phys. Rev. 89, 1256 (1953).
42. A. V. Gurevich, L. V. Pariiskaya, and L. P. Pitaevskii, Sov. Phys. JETP 22, 449 (1966).
43. E. Brambrink, M. Roth, A. Blazevic, and T. Schlegel, Laser Part. Beams 24, 163 (2006).
44. P. McKenna, D. C. Carroll, R. J. Clarke, R. G. Evans, K. W. D. Ledingham, F. Lindau, O. Lundh, T. McCanny, D. Neely, A. P. L. Robinson, L. Robson, P. T. Simpson, C.-G. Wahlström, and M. Zepf, Phys. Rev. Lett. 98, 145001 (2007).
45. L. Gremillet, F. Amiranoff, S. D. Baton, J.-C. Gauthier, M. Koenig, E. Martinolli, F. Pisani, G. Bonnaud, C. Lebourg, C. Rousseaux, C. Toupin, A. Antonicci, D. Batani, A. Bernardinello, T. Hall, D. Scott, P. Norreys, H. Bandulet, and H. Pepin, Phys. Rev. Lett. 83, 5015 (1997).
46. J. J. Santos, A. Debayle, Ph. Nicola, Phys. Plasmas 14, 103107 (2007).
47. J. J. Honrubia, M. Kaluza, J. Schreiber, G. D. Tsakiris, and J. Meyer-ter-Vehn, Phys. Plasmas 12, 052708 (2005).
48. R. K. Batra and M. L. Sehgal, Phys. Rev. B 23, 4448 (1981).
49. K. U. Akli, M. H. Key, H. K. Chung, S. B. Hansen, R. R. Freeman, M. H. Chen, G. Gregori, S. Hatchett, D. Hey, N. Izumi, J. King, J. Kuba, P. Norreys, A. J. Mackinnon, C. D. Murphy, R. Snavely, R. B. Stephens, C. Stoeckl, W. Theobald, and B. Zhang, Phys. Plasmas 14, 023102 (2007).
50. W. Theobald, K. Akli, R. Clarke, J. A. Delettrez, R. R. Freeman, S. Glenzer, J. Green, G. Gregori, R. Heathcote, N. Izumi, J. A. King, J. A. Koch, J. Kuba, K. Lancaster, A. J. MacKinnon, M. Key, C. Mileham, J. Myatt, D. Neely, P. A. Norreys, H.-S. Park, J. Pasley, P. Patel, S. P. Regan, H. Sawada, R. Shepherd, R. Snavely, R. B. Stephens, C. Stoeckl, M. Storm, B. Zhang, and T. C. Sangster, Phys. Plasmas 13, 043102 (2006).
51. P. K. Patel, A. J. Mackinnon, and M. H. Key, Phys. Rev. Lett. 91, 125004 (2003).
52. M. H. Key, Phys. Plasmas 14, 055502 (2007).