Increased efficiency of short-pulse laser-generated proton beams from novel flat-top cone targets

Physics of Plasmas

Volumn 15, Issue 5, 2008, Pages

  Flippo, K A ^a   D'Humires E ^b,e   Gaillard, S A ^a,b   Rassuchine, J ^b,f   Gautier, D C ^a   Schollmeier, M ^c   Nurnberg F ^c   Kline, J L ^a   Adams, J ^d   Albright, B ^a   Bakeman, M ^b   Harres, K ^c   Johnson, R P ^a   Korgan, G ^d   Letzring, S ^a   Malekos, S ^d   Renard Legalloudec, N ^b   Sentoku, Y ^b   Shimada, T ^a   Roth, M ^c   Cowan, T E ^b,f   Fernandez J C ^a   Hegelich, B M ^a   more..

^a LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF NEVADA   (United States)

^c DARMSTADT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^d NanoLabz   (United States)

^e CENTRE DE PHYSIQUE THÉORIQUE   (France)

^f INSTITUTE OF ION BEAM PHYSICS AND MATERIALS RESEARCH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONES; LASER PULSES; PLASMA SIMULATION; SCALING LAWS; TARGETS; THERMONUCLEAR REACTIONS;

IGNITION BEAMS; ION-DRIVEN FAST IGNITION (IFI); PARTICLE-IN-CELL (PIC) SIMULATIONS; THERMONUCLEAR FUSION;

PROTON BEAMS;

EID: 44649157606     PISSN: 1070664X     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2918125     Document Type: Article

References (35)

1. A. Maksimchuk, S. Gu, K. Flippo, V. Y. Bychenkov, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.84.4108 84, 4108 (2000); S. P. Hatchett, C. G. Brown, T. E. Cowan, E. 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. Philips, M. Roth, T. C. Sangster, M. S. Singh, R. A. Snavely, M. A. Stoyer, S. C. Wilks, and K. Yasuike, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.874030 7, 2076 (2000); 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).
2. E. Fourkal, B. Shahine, M. Ding, J. S. Li, T. Tajima, and C.-M. Ma, Med. Phys. 29, 2788 (2002).
3. K. Nemoto, A. Maksimchuk, S. Banerjee, K. Flippo, G. Mourou, D. Umstadter, and V. Yu. Bychenkov, Appl. Phys. Lett. 78, 595 (2001).
4. K. W. D. Ledingham, P. McKenna, T. McCanny, S. Shimizu, J. M. Yang, L. Robson, J. Zweit, J. M. Gillies, J. Bailey, G. N. Chimon, R. J. Clarke, D. Neely, P. A. Norreys, J. L. Collier, R. P. Singhal, M. S. Wei, S. P. D. Mangles, P. Nilson, K. Krushelnick, and M. Zepf, J. Phys. D 37, 23 (2004).
5. P. McKenna, K. W. D. Ledingham, T. McCanny, R. P. Singhal, I. Spencer, E. L. Clark, F. N. Beg, K. Krushelnick, M. S. Wei, J. Galy, J. Magill, R. J. Clarke, K. L. Lancaster, P. A. Norreys, K. Spohr, and R. Chapman, Appl. Phys. Lett. 0003-6951 10.1063/1.1616972 83, 273 (2003); F. Pegoraro, S. V. Bulanov, T. Zh. Esirkepov, P. Migliozzi, and T. Tajima, AIP Conf. Proc. 827, 130 (2006).
6. 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. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.86.436 86, 436 (2001); V. Yu. Bychenkov, W. Rozmus, A. Maksimchuk, D. Umstader, and C. E. Capjack, Plasma Phys. Rep. 27, 1017 (2001).
7. T. E. Cowan, J. Fuchs, H. Ruhl, A. Kemp, P. Audebert, M. Roth, R. Stephens, I. Barton, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, J. Fernández, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, J. Kaae, S. Karsch, G. P. Le Sage, S. Letzring, M. Manclossi, S. Meyroneinc, A. Newkirk, H. Ṕpin, and N. Renard-LeGalloudec, Phys. Rev. Lett. 92, 204801 (2004).
8. E. L. Clark, K. Krushelnick, M. Zepf, F. N. Beg, M. Tatarakis, A. Machacek, M. I. K. Santala, I. Watts, P. A. Norreys, and A. E. Dangor, Phys. Rev. Lett. 85, 1654 (2000).
9. 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. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.89.085002 89, 085002 (2002); M. Allen, Y. Sentoku, P. Audebert, A. Blazevic, T. Cowan, J. Fuchs, J. C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, S. Karsch, E. Morse, P. K. Patel, and M. Roth, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1592154 10, 3283 (2003); J. C. Fernández, B. M. Hegelich, J. A. Cobble, K. A. Flippo, S. A. Letzring, R. P. Johnson, D. C. Gautier, T. Shimada, G. A. Kyrala, Y. Wang, C. J. Wetteland, and J. Schreiber, Laser Part. Beams 0263-0346 10.1017/ S0263034605050287 23, 267 (2005); B. M. Hegelich, B. Albright, P. Audebert, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, T. Cowan, J. Fuchs, J. C. Gauthier, C. Gautier, M. Geissel, D. Habs, R. Johnson, S. Karsch, A. Kemp, S. Letzring, M. Roth, U. Schramm, J. Schreiber, K. J. Witte, and J. C. Fernandez, Phys. Plasmas 1070-664X 10.1063/1.1915350 12, 056314 (2005); K. Flippo, B. M. Hegelich, B. J. Albright, L. Yin, D. C. Gautier, S. Letzring, M. Schollmeier, J. Schreiber, R. Schulze, and J. C. Fernandez, Laser Part. Beams 25, 1 (2007).
10. B. A. Hammel and the National Ignition Campaign Team, Plasma Phys. Controlled Fusion 48, B497 (2006).
11. 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).
12. J. Fuchs, P. Antici, E. d'Humìres, E. Lefebvre, M. Borghesi, E. Brambrink, C. A. Cecchetti, M. Kaluza, V. Malka, M. Manclossi, S. Meyroneinc, P. Mora, J. Schreiber, T. Toncian, H. Ṕpin, and P. Audbert, Nat. Phys. 2, 48 (2005).
13. L. Robson, P. T. Simpson, R. J. Clarke, K. W. D. Ledingham, F. Lindau, O. Lundh, T. McCanny, P. Mora, D. Neely, C. Wahlström, M. Zepf, and P. McKenna, Nat. Phys. 3, 58 (2007).
14. B. Albright, L. Yin, B. M. Hegelich, K. J. Bowers, T. J. T. Kwan, and J. C. Fernández, Phys. Rev. Lett. 97, 115002 (2006).
15. Y. Sentoku, T. E. Cowan, A. Kemp, and H. Ruhl, Phys. Plasmas 10, 2009 (2003).
16. A. J. Mackinnon, Y. Sentoku, P. K. Patel, D. W. Price, S. Hatchett, M. H. Key, C. Andersen, R. Snavely, and R. R. Freeman, Phys. Rev. Lett. 88, 215006 (2002).
17. 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).
18. 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. Ṕpin, Phys. Plasmas 14, 030701 (2007).
19. A. Yogo, H. Daido, A. Fukumi, Z. Li, K. Ogura, A. Sagisaka, and A. S. Pirozkov, Phys. Plasmas 14, 043104 (2007).
20. R. Kodama, Y. Sentoku, Z. L. Chen, G. R. Kumar, S. P. Hatchett, Y. Toyama, T. E. Cowan, R. R. Freeman, J. Fuchs, Y. Izawa, M. H. Key, Y. Kitagawa, K. Kondo, T. Matsuoka, H. Nakamura, M. Nakatsutsumi, P. A. Norreys, T. Norimatsu, R. A. Snavely, R. B. Stephens, M. Tampo, K. A. Tanaka, and T. Yabuuchi, Nature (London) 432, 1005 (2004).
21. K. Flippo, E. d'Humìres, S. A. Gaillard, J. Rassuchine, D. C. Gauthier, J. L. Kline, R. P. Johnson, M. Schollmeier, F. Nürnberg, K. Harres, J. Adams, B. J. Albright, M. Bakeman, G. Korgan, S. Malekos, N. Renard-LeGalloudec, M. Roth, Y. Sentoku, T. E. Cowan, B. M. Hegelich, and J. C. Fernandez, "Increased efficiency and energy of laser-accelerated protons using novel cone targets," Phys. Rev. Lett. (submitted).
22. R. P. Johnson, J. Oertel, T. Shimada, F. Archuleta, S. H. Batha, D. M. Esquibel, K. A. Flippo, C. Gautier, R. Gibson, R. P. Gonzales, B. M. Hegelich, C. Hirsche, T. R. Hurry, J. Jorgenson, J. L. Kline, S. Letzering, F. Lopez, T. Ortiz, S. L. Reid, M. Sorem, and J. C. Fernandez, "The enhanced Trident laser facility at Los Alamos National Laboratory," J. Phys.: Conf. Ser. (submitted).
23. F. Nürnberg, Master's thesis, Technische Universität Darmstadt, 2006; F. Nürnberg, M. Schollmeier, K. Harres, A. Blažević, P. Audebert, E. Brambrink, D. C. Carroll, K. Flippo, D. C. Gautier, B. M. Hegelich, O. Lundh, K. Markey, P. McKenna, D. Neely, and M. Roth, "Radiochromic film imaging spectroscopy," Rev. Sci. Instrum. (to be submitted).
24. S. Gaillard, J. Fuchs, N. R.-L. Galloudec, and T. E. Cowan, Rev. Sci. Instrum. 78, 013304 (2007)
25. J. Rassuchine, E. D'Humìres, S. D. Baton, P. Guillou, M. Koenig, J. Fuchs, R. Kodama, M. Nakatsutsumi, N. Ozaki, D. Batani, A. Morace, R. Redaelli, L. Gremillet, C. Rousseaux, F. Dorchies, C. Fourment, J. J. Santos, J. Adams, G. Korgan, S. Malekos, S. B. Hansen, Y. Sentoku, and T. E. Cowan, "Enhanced hot electron localization and heating in high-contrast ultra-intense laser irradiation of sharp micro-cone targets," Phys. Rev. Lett. (to be submitted).
26. J. S. Cowan, K. A. Flippo, and S. A. Gaillard, "Characterization of radiochromic film (RCF) scanning techniques used in short-pulse-laser ion acceleration," Rev. Sci. Instrum. (in press).
27. A. Maksimchuk, K. Flippo, H. Krause, G. Mourou, K. Nemoto, D. Shultz, D. Umstadter, R. Vane, V. Yu. Bychenkov, G. I. Dudnikova, V. F. Kovalev, K. Mima, V. N. Novikov, Y. Sentoku, and S. V. Tolokonnikov, Plasma Phys. Rep. 30, 473 (2004).
28. M. Borghesi, J. Fuchs, S. V. Bulanov, A. J. Mackinnon, P. K. Patel, and M. Roth, Fusion Sci. Technol. 49, 412 (2006).
29. 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).
30. R. A. Snavely, M. H. Key, S. P. Hatchett, T. E. Cowan, M. Roth, T. W. Philips, 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).
31. M. Roth, E. Brambrink, P. Audebert, M. Basko, A. Blazevic, R. Clarke, J. Cobble, T. E. Cowan, J. Fernandez, J. Fuchs, M. Hegelich, K. Ledingham, B. G. Logan, D. Neely, H. Ruhl, and M. Schollmeier, Plasma Phys. Controlled Fusion 0741-3335 10.1088/0741-3335/47/12B/S66 47, B841 (2005); T. E. Cowan, J. Fuchs, H. Ruhl, A. Kemp, P. Audebert, M. Roth, R. Stephens, I. Barton, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, J. Fernández, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, J. Kaae, S. Karsch, G. P. Le Sage, S. Letzring, M. Manclossi, S. Meyroneinc, A. Newkirk, H. Ṕpin, and N. Renard-LeGalloudec, Phys. Rev. Lett. 92, 204801 (2004).
32. Y. Sentoku, A. J. Kemp, R. Presura, M. S. Bakeman, and T. E. Cowan, Phys. Plasmas 14, 122701 (2008).
33. Y. Sentoku, V. Y. Bychenkov, K. Flippo, A. Maksimchuk, K. Mima, G. Mourou, Z. M. Sheng, and D. Umstadter, Appl. Phys. B 0946-2171 10.1007/s003400200796 74, 207 (2002); J. Fuchs, Y. Sentoku, S. Karsch, J. Cobble, P. Audebert, A. Kemp, A. Nikroo, P. Antici, E. Brambrink, A. Blazevic, E. M. Campbell, J. C. Fernández, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, H. Ṕpin, H. Popescu, N. Renard-LeGalloudec, M. Roth, J. Schreiber, R. Stephens, and T. E. Cowan, Phys. Rev. Lett. 94, 045004 (2005).
34. M. Schollmeier, M. Roth, A. Blažević, 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 0168-9002 10.1016/j.nima.2007.02.052 577, 186 (2007); T. E. Cowan, J. Fuchs, H. Ruhl, A. Kemp, P. Audebert, M. Roth, R. Stephens, I. Barton, A. Blazevic, E. Brambrink, J. Cobble, J. Fernández, J.-C. Gauthier, M. Geissel, M. Hegelich, J. Kaae, S. Karsch, G. P. Le Sage, S. Letzring, M. Manclossi, S. Meyroneinc, A. Newkirk, H. Ṕpin, and N. Renard-LeGalloudec, Phys. Rev. Lett. 92, 204801 (2004).
35. M. Nakatsutsumi, R. Kodama, P. A. Norreys, S. Awano, H. Nakamura, T. Norimatsu, A. Ooya, M. Tampo, K. A. Tanaka, T. Tanimoto, T. Tsutsumi, and T. Yabuuchi, Phys. Plasmas 14, 050701 (2007).