وابستگی گرمایش الکترون‌ها به زمان خیزش پالس در برهمکنش پالس قوی لیزر با پلاسما

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته ای

2 هیات علمی

3 عضو هیئت علمی پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته ای

چکیده

در این مقاله با استفاده از نتایج کد شبیه‌سازی Particle-in-Cell (PIC)، اثر زمان خیزش پالس لیزر بر روی گرمایش الکترون‌ها بررسی می‌شود. برای اندازه‌گیری دقیق و صحیح دمای الکترون‌ها در نواحی مختلف پلاسما، از عناصر تانسور تنش استفاده می‌شود. نتایج ما نشان می‌دهد که گرمایش و در نتیجه دمای الکترون‌ها به شدت وابسته به زمان خیزش پالس لیزر بوده و با کاهش مقدار زمان خیزش پالس، افزایش قابل توجهی می‌کند. به عبارت دقیق‌تر می‌توان گفت برای پالس‌ با شیب ملایم (با زمان خیزش بلند 80 فمتو ثانیه) پراکندگی‌های تولید شده در پلاسما زمینه را برای گرمایش کاتوره‌ای الکترون‌ها فراهم می‌کند. حال آنکه برای پالس‌ لیزر با شیب تندتر (با زمان خیزش کوتاه 40 فمتو ثانیه) گرمایش الکترون‌ها با رخ دادن شکست موج آغاز می‌شود. در ادامه نقش افزایش شدت پالس لیزر بر روی گرمایش الکترون‌ها برای پالس‌های با زمان خیزش متفاوت بررسی شده و نتیجه‌گیری می شود برای پالس با زمان خیزش کوتاه اثر آن شدیدتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dependency of the stochastic heating of electrons on the pulse rise-time in intense laser-plasma interaction

نویسندگان [English]

  • Elnaz Khalilzadeh 1
  • امیر چخماچی 2
  • Jamalaldin Yazdanpanah 3
1 Plasma Physics & Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research
2 هیات علمی
3 Plasma Physics & Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research
چکیده [English]

In this paper, using the particle-in-cell (PIC) simulation code, the effects of the pulse rise-time in the performance of the electron heating is investigated. To correctly characterize the local plasma temperature in different regions of plasma, the stress tensor elements is used. Our results show that electron heating and therefore the temperature of the electrons are strongly dependent on the laser pulse rise-time and increase significantly with decreasing the pulse rise-time. On the other words, when the pulse rise time is initially smooth 80 fs, scattering fields can provide the necessary condition for the stochastic heating. While in the quickly rising pulses 40 fs, the electron heating is initiated by the wave breaking. In the following, the effect of increasing the laser pulse intensity on the heating of electrons for pulses with different rise-times is investigated and it is concluded that this effects is more severe for pulses with short rise-time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electron heating
  • Laser-plasma Interaction
  • Particle simulation
  • Pulse rise-time
  • Stress tensor elements