Studies

Plazmos dalelių greitinimas ultratrumpų lazerio impulsais naudojamas naujų koherentinių elektronų ir Rentgeno pluoštelių šaltinių kūrimui ir taikomas femtosekundinei medžiagų diagnostikai, biomedicininiams tyrimams ir jonizuojančios spinduliuotės terapijai. Siekiant sukurti stabilius, didelio ryškio kompaktinius lazerinius jonizuojančios spinduliuotės šaltinius, būtina optimizuoti greitinimui naudojamos lazerio spinduliuotės parametrus ir juos suderinti su plazmos taikinio savybėmis. Darbe ANSYS Fluent paketu bus modeliuojami dujų srautai įvairios formos de Lavalio tipo tūtose, dujų koncentracijos erdvinio skirstinio valdymas, optimizuojant su naudotino didelio intensyvumo lazerio charakteristikoms. Dujų srautai, gaunami per sumodeliuotas ir pagamintas tūtas, bus charakterizuojamos interferenciniu ir šešėliavimo (shadowgraphy) metodais. Veikiant intensyviam lazerio impulsui, dujos yra jonizuojamos ir susidariusioje  plazmos bangoje greitinami elektronai. Dujų srauto koncentracijos skirstinys valdo elektronų injekciją į plazminę bangą, greitinimą bei išsifazavimą. Bus išbandomi dujiniai taikiniai su smūginės bangos suformavimu, dujų mišiniu su vienu ir keliais kanalais,kintančios koncentracijos lazerio impulso sklidimo kryptimi. Ilgalaikis mokslinės veiklos tikslas yra didelio impulsų pasikartojimo dažnio (1 kHz), trumpų impulsų (10-15 fs) bet ribotos impulsų energijos (50-100 mJ) lazeriu pasiekti pagreitintų elektronų energiją iki 150–200 MeV, kuri svarbi lazerinių plazminės bangos elektronų greitintuvų taikymui VHEE (Very High Energy Electron) radioterapijai, pritaikant Lietuvoje gaminamus SYLOS tipo lazerius.

Acceleration of plasma particles by ultrashort laser pulses is used to develop new sources of coherent electron and X-ray beams and is applied to femtosecond material diagnostics, biomedical research and ionising radiation therapy. In order to create stable, high-brightness compact laser sources of ionising radiation, it is necessary to optimize the parameters of the laser radiation used for acceleration and match them with the properties of the plasma target. In the work, the ANSYS Fluent package will be used to simulate gas flows in de Laval nozzles of various shapes and control the spatial distribution of gas concentration, optimising with the characteristics of the high-intensity laser to be used. The gas jets obtained through the modelled and manufactured nozzles will be characterised by interference and shadowgraphy methods. Interacting with an intense laser pulse, the gas is ionised, and electrons are accelerated in the resulting plasma wake. The gas jet concentration distribution  controls electron injection into the plasma wave, acceleration and dephasing. Gas targets with shock wave formation, gas mixture with single and multiple channels, and varying concentrations in the direction of propagation of the laser pulse will be tested. The long-term goal of scientific activity is to reach accelerated electron energies up to 150-200 MeV with a laser of high pulse repetition rate (1 kHz), short pulses (10-15 fs) but limited pulse energy (50-100 mJ), which is important for laser wakefield accelerators for the  application of VHEE (Very High Energy Electron) radiotherapy, applying SYLOS type lasers produced in Lithuania.