文 献 综 述
引言
在强场激光物理领域，激光驱动粒子加速是一个极为重要的研究方向，与传统的加速器相比，激光驱动离子加速具有结构紧凑、耗费低等明显的优势。利用飞秒相对论激光与等离子体相互作用产生的高能离子束应用广阔，不仅能为人们提供高能离子源、高能辐射源，还为人们打开了探索超快物理世界的大门。它可以用于研究高能密度物理、质子束癌症治疗、探索温暖的致密物质，惯性约束聚变“快点火”等[1]。下面重点介绍强激光驱动离子加速的现状，详细介绍靶后鞘层加速机制（TNSA）和光压加速机制，对其他机制进行简要描述，然后给出目前离子加速存在的不足，最后总结全文。
一、离子加速现状
迄今为止，人们提出了激光驱动离子加速的一些机制，如靶后鞘层法向加速（TNSA）、光压加速、尾场加速以及各种机制的改进型和多种机制结合使用等。
1. 靶后鞘层法向加速（TNSA）
目前大部分的离子加速实验都是基于TNSA机制，它具有实验装置相对简单、实验操作相对成熟等优点。其基本的物理过程为：超强激光（大约为）作用在靶上时，就会产生热电子，部分热电子穿过等离子体靶，然后离开靶的后表面，由于离子质量远大于电子，在作用初始阶段大部分离子将停在原地，这样在靶的后表面和真空交界面就形成一个很强的薄鞘层电场，该场直接电离靶后表面的离子，并将离子加速到很高的能量，最后高能离子沿靶后法线方向以一定的立体角发射出去。
在理论模型方面，2003年Mora提出了电子密度符合玻尔兹曼分布的自由膨胀模型[3]，Tikhonchuk于2005年提出包含质子、离子等的多种类膨胀模型[4]，且Passion和Lontano在2006年首次勾勒出准静态模型[5]，模型中满足尖锐的固体靶-真空界面的静电场分布的泊松方程，可以解出非相对论束缚电子麦克斯韦分布。实验方面，2006年，Hegelich等人在厚20nm的钯靶表面附着1nm厚的碳层，得到离子束的能谱宽度为17%，平均离子能量约为3MeV[7]。2011年，Gaillard利用空心锥靶得到最高离子能量67.5MeV[9]。
靶后法向鞘层加速（TNSA）过程近似于等离子体扩散，该机制的主要问题是加速效率低（目前最大的质子能量是60MeV），同时能谱大多是连续的。为此，有学者设计了特殊结构的靶材，即前端是锥形内壁圆筒，中间是连接前后端的平面靶，后端是中心呈锥状凹陷，周围呈斜坡状的特殊结构，用于粘附富含氢的材料。PIC二维模拟表明，利用这种靶材可以获得准单能碳离子束，最大能量为每核3MeV，能散度17%[17]。
2.光压加速（LPA）
