激光驱动等离子加速是伴随着PW级高能激光器的发展而在最近十年多迅速发展的新型重离子加速方式，成为重离子物理和强场物理的研究热点。它是以高能密度的脉冲激光束轰击靶材产生等离子波作为介质，可以获得相比传统加速器三个量级以上的加速梯度。正因为其具有加速梯度高、造价低、体积小、效率高等优点，它加速产生的高能离子束，在定向照射治疗肿瘤、惯性约束核聚变点火、高能物理等各个领域，非常具有应用前景和研究价值。由于其发展时间较短，许多物理问题仍有待进步研究。目前，解决离子束流散射，得到高品质的离子束流是研究的关键。2008年，北京大学首次在国际上提出利用圆偏振激光和超薄纳米固体靶相互作用的稳相加速机制（RPA），可以获得高品质的准单能质子束。纳米靶材的各项参数，对实验的影响至关重要，因此制备高品质的纳米靶材是一项极其重要的工作。本课题研究塑料、金属、碳纳米管等各种纳米薄膜的制备，优化参数，积累重要的靶材制备经验。

1984年，Tajima等人提出了利用超短脉冲超强激光与等离子体作用激发尾波驱动电子加速的概念。2000年，Snavely等人利用美国劳伦斯利弗莫尔国家重点实验室(LLNL)450J拍瓦级NOVA激光器与锥形靶相互作用，在实验上首次观测到58MeV质子束，并且证明质子束是沿着靶背垂直出射的。2014年劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的W.P.Leemans等人利用激光仅在9cm长的毛细管内加速电子，获得惊人的4.3GeV电子束。2016年，Wagner等人利用能量160-200J、脉冲宽度500-800fs与900nm的塑料靶相互作用，得到了85MeV的质子束。2019年北京大学颜学庆、马文君教授团队，利用人工设计双层纳米靶材，获得了能量高达580MeV的碳离子，将飞秒激光加速重离子能量记录提高了两倍。

本课题主要研究以下几个方面：

一、激光驱动等离子体加速的原理阐述

1、激光稳相加速机制（TNSA）的原理

2、辐射光压加速机制（RPA）的原理

3、激光驱动等离子加速对靶材的要求

二、不同方法制备各类薄膜靶材的研究

1、研究旋涂法、液滴法制备纳米塑料薄膜

2、研究过滤阴极真空电弧沉积（FCVA）制备纳米金属薄膜

3、研究化学气相沉积（CVD）制备纳米碳纳米管薄膜

三、靶材的表征和性能研究

1、利用光学轮廓仪对靶材厚度的表征和研究

2、利用原子力显微镜（AFM）靶材表面形貌的研究

3、拉曼光谱研究薄膜的键和形式

4、X射线反射（XRF）对薄膜密度研究

5、简单的激光打靶测试

实验开展和论文写作初步安排：

2019.3.1-2019.3.15：确定选题，调研文献，完成任务书

2019.3.16-2019.4.1：进一步调研文献，进行预实验，确定实验方案，撰写开题报告，开题

2019.4.1-2019.4.20：按方案开展实验，进行数据的记录、处理、分析，并根据实际实验结果调整方案，完成实验

2019.4.20-2019.5.10：再次查阅文献，完成论文的初稿写作

2019.5.10-2019.5.15：论文修改，定稿，打印，答辩

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