【解決手段】 レーザー加速イオンビームを設計する方法を開示している。当該方法は、重イオン層と、電場と、最大の軽い陽イオンエネルギーを有した高エネルギーの軽い陽イオンとを含むシステムをモデル化する工程と、前記重イオン層と、前記電場と、前記最大の軽い陽イオンエネルギーとの物理パラメータを、前記モデルを使って相関する工程と、前記高エネルギーの軽い陽イオンのエネルギー分布を最適化するため、前記重イオン層の前記パラメータを変化させる工程とを含む。一方法は、２次元ＰＩＣ（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｎ ｃｅｌｌ）シミュレーションおよび１次元解析モデルを使って、高出力レーザーパルスと２層構造の標的との相互作用から軽い陽イオン（例えば陽子）の加速を解析する工程を含む。加速された軽い陽イオン（陽子など）が獲得する最大エネルギーは、このモデルにおいて、前記重イオン層の物理特性―電子とイオンとの質量比およびイオンの実効荷電状態―に依存する。電子種および重イオン種の双方についての流体力学方程式の解と、陽子についてのテスト粒子近似値とが、適用される。前記重イオンの運動が長手方向の電場分布を修正し、軽い陽イオンに対する加速条件を変化させることがわかった。 （もっと読む）

高エネルギー粒子パルスの発生装置が提供される。この装置は、１０¹⁸Ｗ／ｃｍ²より大きく、好ましくは１０²⁰Ｗ／ｃｍ²（ワット／平方センチメートル）より大きなピーク強度に集束されることができる、パルス幅が１００ｆｓ（フェムト秒）より短いレーザーパルスを発生させるレーザーシステムと、前記少なくとも１パルスのレーザーパルスに付随する時間的強度プロファイルを、レーザーコントラストが１０⁵以上、好ましくは１０⁷以上、特に１０¹⁰に高まるように整形する装置と、少なくとも１パルスの前記レーザーパルスが照射されると、高エネルギー粒子パルス、特に電子または陽子パルス、を放出することができるターゲットとを備える。この装置を用いた対応する方法も記載される。
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荷電粒子ビームシステムは、楕円形断面を有する非線対称ビーム８を生成する、非線対称ダイオード２を含む。集束用エレメントは磁場を用いて非線対称ビーム８を集束および移送し、非線対称ビーム８は集束用エレメントのチャネルにほぼマッチングしている。
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