Study of the ion formation and acceleration processes in laser produced plasmas

Abstract

El trabajo realizado durante esta tesis ha consistido en el estudio de la dinámica de formación y expansión de los plasmas producidos por láser. Es bien conocido el hecho de que cuando un haz laser pulsado de alta potencia interacciona y debidamente focalizado con una superficie sólida se da lugar a la formación de un plasma de alta temperatura y densidad. Este hecho ofrece la posibilidad del estudio fundamental a nivel de laboratorio de la Física de este tipo de plasmas que requieren condiciones extremas para su formación y serían difícilmente observables en otras condiciones. Problemas de máxima actualidad e importancia como el logro de fuentes de energía viables basadas en fusión termonuclear dependen de la capacidad de control de la temperatura y la densidad de los plasmas. En este trabajo se ha desarrollado un sistema experimental capaz de medir las energías cinéticas de los iones del plasma producido por laser tras su expansión a alto vacío. Mediante un sistema de selección de energías y detección de partículas se han obtenido espectros de energía cinética de todas las especies iónicas existentes tras la expansión. La obtención de información resuelta en el tiempo se ha realizado mediante el uso de dos pulsos laser sincronizados con un retraso relativo variable, de manera que el primero genera el plasma y el segundo produce una alteración sobre él a un retraso determinado. Se observaron discrepancias importantes entre lo esperado según los modelos actuales y los resultados experimentales. Por ello se realizó una simulación computacional PIC para la interpretación de los resultados y la propuesta de una hipótesis viable.