Lazer iyonu hızlandırması, katı bir katı elektronları muazzam sıcaklıklara ısıtmak ve bu yüklü parçacıkları aşırı hızlara itmek için yoğun lazer flaşlarını kullanır. Bunlar son zamanlarda kanserli tümör hücrelerinin seçici olarak yok edilmesi, yarı iletken malzemelerin işlenmesinde ve görüntüleme ve füzyonla ilgili koşullar için mükemmel özellikleri nedeniyle uygulamalar için çekiş kazanmıştır.
Katıları amaçla ışınlamak için birkaç joule ışık enerjisi olan büyük lazer sistemlerine ihtiyaç vardır. Bu, aşırı hızlara hızlanan bir iyon parlaması üretir. Bu nedenle, bir saç telinin kalınlığı içinde büyük milyon volt hızlandırıcıların taklit edilmesi mümkündür.
Bu tür lazerler, aşırı ısınmayı ve lazer bileşenlerine zarar vermeyi önlemek için tipik olarak saniyede birkaç flaşla sınırlıdır. Bu nedenle, lazer güdümlü iyon hızlandırıcıları, büyük deneysel tesislerdeki gösterici uygulamalarla sınırlıdır. Bu, yüksek hızlı iyonların yanıp sönmelerinin ideal olarak çok daha sık bulunduğu gerçek dünya uygulamalarından çok uzaktır.
Birkaç bin flaş sağlayan küçük lazerler, küçük üniversite laboratuvarlarında rutin olarak bulunur ve lazer nabız enerjisinin binde birinde faaliyet gösterir.
Bilinen lazer güdümlü iyon ivmesi mekanizmaları, bu koşullarda birkaç kilovolt tarafından iyon hızlanmasının mümkün olduğunu tahmin edecektir. Bu, büyük ölçekli lazerler tarafından yönlendirilen MEV iyonlarının çok altında. Bu değiş tokuş, yüksek bir tekrarlama oranına sahip iyon kaynaklarının geliştirilmesinde temel bir zorluk oluşturmaktadır.
Yayınlanan bir çalışmada Fiziksel İnceleme AraştırmasıProf. M Krishnamurthy liderliğindeki TIFR Hyderabad’dan SV Rahul ve Ratul Sabui, birkaç milijoule lazer kullanarak megavolt enerji protonları üreterek bu boşluğu ortadan kaldırdı.
Lazer iyonu hızlandırma şemalarına, yani öncü öncülere iyi bilinen bir engelden yararlanırlar. Prepulses, yoğun bir lazer darbesinden önceki küçük lazer enerjisi patlamalarıdır. Çeşitli kusurlar nedeniyle lazer sistemlerinden kaynaklanırlar.
İyon hızlanma işlemi, bir hedefi ısıtan tek bir yoğun lazer darbesinin öncülüne dayanır. Bununla birlikte, öncesi kalemler katının yüzeyini erken değiştirir, hatta genellikle üzerinde bulunan ince özellikleri yok eder.
Pre-puls’ları bastırmak, karmaşıklığa katkıda bulunmak ve ölçeklenebilirliği sınırlamak için özel sistemler genellikle gereklidir. TIFRH grubu, Pre-Pulse’yi kaldırmak yerine, etkilerini kullanmak için bir yöntem gösterir.
Deneylerinde, pre-pulse, bir sıvı mikro-alette içi boş bir boşluğu şekillendirerek düşük yoğunluklu bir plazma oluşturur. Bu, plazmada bir çift devasa dalgayı sürmek için lazer darbelerinin emildiği verimli bir zemin haline gelir.
Bu dalgalar, seyahat ederken hızla çökme eğilimindedir ve enerjik elektron patlamalarını serbest bırakır. Bu elektronlar nihayetinde protonların yüzlerce kilovolt’a verimli hızlanmasını sağlamaktan sorumludur.
Saniyede bin kez çalışır ve Millijoule enerji lazer darbeleri kullanan yaklaşım, etkili iyon hızlanmasını sağlar.
Aşırı lazer yoğunlukları veya parazit öncesi darbenin baskılanması gerekmeden, bu yaklaşım, üniversite laboratuvar masası üstlerinde yüksek tekrarlı lazer güdümlü iyon hızlandırıcılarının yolunu açar.
