JA
Jon Apiñaniz
Author with expertise in Laser-Plasma Interactions and Particle Acceleration
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
2
(100% Open Access)
Cited by:
1
h-index:
10
/
i10-index:
10
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Laser-driven ion and electron acceleration from near-critical density gas targets: Towards high-repetition rate operation in the 1 PW, sub-100 fs laser interaction regime

V. Ospina-Bohórquez et al.Jun 11, 2024
Ion acceleration from gaseous targets driven by relativistic-intensity lasers was demonstrated as early as the late 1990s, yet most of the experiments conducted to date have involved picosecond-duration, Nd:glass lasers operating at low repetition rate. Here, we present measurements on the interaction of ultraintense (1020Wcm2, 1 PW), ultrashort (70fs) Ti:Sa laser pulses with near-critical (1020cm3) helium gas jets, a debris-free targetry with the potential for future compatibility with high (1 Hz) repetition rate operation. We provide evidence of α particles being forward accelerated up to 2.7MeV energy with a total flux of 1011sr1 as integrated over >0.1MeV energies and detected within a 0.5mrad solid angle. We also report on on-axis emission of relativistic electrons with an exponentially decaying spectrum characterized by a 10MeV slope, i.e., five times larger than the standard ponderomotive scaling. The total charge of these electrons with energy above 2 MeV is estimated to be of 1nC, corresponding to 0.1% of the laser drive energy. In addition, we observe the formation of a plasma channel, extending longitudinally across the gas density maximum and expanding radially with time. These results are well captured by large-scale particle-in-cell simulations, which reveal that the detected fast ions most likely originate from reflection off the rapidly expanding channel walls. The latter process is predicted to yield ion energies in the MeV range, which compare well with the measurements. Finally, direct laser acceleration is shown to be the dominant mechanism behind the observed electron energization. Published by the American Physical Society 2024
0

Design and implementation of the first proton beam transport line in VEGA-3 Petawatt laser system

Teresa Ramírez et al.Dec 2, 2024
Laser–Plasma ion acceleration is acquiring importance on a daily basis due to incipient applicability in certain research fields. However, the energy and divergence control of these brilliant sources can be considered a bottleneck in the development of some applications. In this work, we present the commissioning of a compact proton beamline based on a triplet of quadrupoles dedicated to focus and collect short and energetic pulses, open to the user community. The focused proton beam characterization has been carried out by imaging of scintillation detectors with different particle filters. Experimental results have been compared with numerical simulations performed with Monte Carlo code (MCNP6) and TSTEP that have been used to retrieve the deposited energy, the particle tracking, and the particle distribution in different focal configurations, respectively. Charges of nC ( $$\sim $$ $$10^{10}$$ protons with energies up to 17.25 MeV) have been measured at the focal planes reducing the beam to spot sizes of a few millimetres in RMS (root mean square). The percentage fluctuation of the transported charges values has been studied. Finally, the beam rigidity has been measured by transverse moving of the quadrupoles and subsequent beam centroid shift, allowing to cross correlate the deflected energy with the energy ranges resulting from the filtering process.