Modelli analitici per l'accelerazione di ioni mediante interazione di impulsi laser ultraintensi con bersagli multistrato

The introduction, in the late 80s, of laser pulse ampli cation technique called CPA, made it possible to investigate new aspects of the interaction between electromagnetic radiation and matter. An interesting feature of the interaction between ultraintense (intensity above 1018 W / cm 2) and ultrashort (durations of the order of ps) laser pulses and matter is the possibility to obtain ion beams with high spatial and temporal coherence and energies of tens of MeV. Ion beams with such caratteristics are extremely interesting; for example, they can be used for inertial fusion, radiotherapy and proton imaging. Recent studies have shown how, by a ecting the laser beam on innovative multiplayer targets, it is possible to further increase the maximum achievable ion energy. These targets can be produced through the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique. The aim of this thesis is to provide a theoretical model, necessary for a better understanding of the laser-driven ion acceleration.

L'introduzione, verso la ne degli anni '80, della tecnica di ampli cazione d'impulso laser CPA ha permesso di investigare nuovi regimi dell'interazione fra radiazione elettromagnetica e materia. Un interessante applicazione dell'interazione fra impulsi laser ultraintensi (intensit à maggiori a 1018 W/cm2) e ultrabrevi (durate dell'ordine del ps) e materia è rappresentata dalla possibilità di ottenere fasci di ioni aventi elevata coerenza spaziale e temporale e energie dell'ordine della decina di MeV. Si vuole sottolineare vi siano diverse possibili applicazioni di fasci ionici con tali caratteristiche, dalla fusione inerziale ad applicazioni radioterapiche a tecniche di imaging. Recenti studi hanno messo in luce come, facendo incidere il fascio laser su innovativi bersagli multistrato, sia possibile aumentare ulteriormente la massima energia raggiungibile dal fascio ionico. Tali bersagli possono essere prodotti attraverso la tecnica Pulsed Laser Deposition (PLD). Scopo del seguente lavoro di tesi sarà quello di fornire un modello teorico, necessario per la migliore comprensione di questa nuova tecnica di accelerazione.