КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-62-46050
НазваниеНовые сверхъяркие лазерно-плазменные источники рентгеновского излучения для фазоконтрастного имиджинга сверхвысокого разрешения
Руководитель Соловьев Александр Андреевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" , Нижегородская обл
Конкурс №46 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (ведущие ученые)
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-303 - Физика лазеров
Ключевые слова сверхъяркие лазерно-плазменные источники рентгена, лазерное ускорение частиц, лазерно-плазменное взаимодействие, плазменные микроканалы, бетатронное излучение, фазоконтрастный рентгеновский имиджинг сверхвысокого разрешения
Код ГРНТИ59.45.39, 59.45.71, 76.29.62
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на исследование режимов взаимодействия сверхсильных лазерных полей с веществом, и ставит перед собой цель создания импульсного источника рентгеновского излучения, превосходящего все существующие компактные аналоги. Данный источник позволит получать рентгеновские фазоконтрастные изображения исследуемых объектов с субмикронным пространственным разрешением и чувствительностью, на порядки превосходящей существующие рентгенографические методы.
В ходе проекта будет проведено детальное численное моделирование и экспериментальная реализация двух типов лазерно-плазменных рентгеновских источников, основанных на (i) генерации из микроплазменного волновода и (ii) на бетатронном механизме излучения. Эти механизмы на настоящий момент являются наиболее перспективными из известных научному сообществу лазерно-плазменных механизмами рентгеновской генерации в диапазоне от 1 до 100 кэВ. Более того, механизм генерации из микроплазменного волновода недавно предложен авторами проекта
и экспериментально еще не демонстрировался. По своей эффективности и надежности он является новым словом в области лазерно-плазменной генерации рентгена. Яркость этого источника превышает лучшие синхротроне источники 3 поколения, основанные на громоздких линейных ускорителях. Мощность рентгеновского импульса будет превышать все известные аналоги.
Прикладная ценность исследований будет продемонстрирована путем апробации нового метода рентгеновского биоимиджинга сверхвысокого разрешения, основанного на использовании предложенного сверхисточника. В результате экспериментов ожидается продемонстрировать рекордную разрешающую способность и чувствительность метода. Актуальность проекта связана в первую очередь с высокой востребованностью таких альтернативных методов для медицины, индустрии и безопасности.
Экспериментальная часть проекта будет выполнена на установке петаваттного класса PEARL (ИПФ РАН, Нижний Новгород). Лазер является не только единственной в РФ системой петаваттного класса, но и входит в число мощнейших лазерных комплексов мира. Комплекс PEARL оборудован всем необходимым для проведения предлагаемых экспериментов. Комплекс создавался с непосредственным участием членов научного коллектива. Участники проекта обладают богатым опытом постановки и проведения экспериментов по лазерно-плазменному взаимодействию с излучением петаваттного и килоджоульного уровня, как на установке PEARL, так в других ведущих лазерно-плазменных лабораториях мира (LLNL, LULI, RAL, TEXAS-PW и пр.).
Ученые, опубликовавшие пионерские работы и разработавшие теорию обоих механизмов лазерно-плазменной генерации рентгена, обсуждаемых в проекте, входят в состав научного коллектива (И. Костюков - бетатронный механизм, А.Пухов - генерация из микроплазменного волновода).
Наукометрические показатели научного коллектива проекта не вызывают сомнения в способности успешно довести до конца проект и опубликовать его результаты в ведущих мировых профильных журналах.
Приглашенными учеными являются признанные специалисты в области лазерно-плаземенного взаимодействия:
Jean Claude Kieffer - h-factor = 64 (Google Scholar) приглашается как общепризнанный специалист по лазерным источниками рентгена и имиджинговым приложениям, на них основанных. Как наиболее квалифицированный специалист по тематике, он выступает в качестве руководителя проекта.
Borne Manuel Hegelich - h-factor - 43 (WoS) - относительно молодой (46 лет), но весьма перспективный ученый из University of Texas. Признанный специалист в области лазерно-плазменного взаимодействия. Его вклад в проект заключается в координации работ по фокусировке и оптимизации контраста лазерного импульса лазерного комплекса PEARL, что обладает ключевым значением для реализации проекта.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Чен К.Ф., Пухов А.М., Перевалов С.Е., Солоьвев А.А.
Electron acceleration in intense laser – solid interactions at parallel incidence
Kvantovaya Elektronika and IOP Publishing Limited, 51 (9) 833 – 837 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17605
2.
А.В.Котов, С.Е.Перевалов, М.В.Стародубцев, Р.С.Земсков, А.Г.Александров, И.В.Галактионов, А.В.Кудряшов, В.В.Самаркин, А.А.Соловьев
Адаптивная система коррекции оптических аберраций излучения мощных лазеров с динамическим определением эталонной формы волнового фронта
Квантовая электроника, 51(7):593 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17542
3.
Н.Е.Андреев, В.С.Попов, О.Н.Розмей, А.А.Кузьмин, А.А.Шайкин, E.А.Хазанов, А.В.Котов, Н.Г.Борисенко, М.В.Стародубцев, А.А.Соловьев
Повышение эффективности фемтосекундного лазерного источника суперпондеромоторных электронов и рентгеновского излучения за счет использования мишеней околокритической плотности
Квантовая электроника, 51(7):593 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17648
4.
М.М. Барышева и др.
Broadband normal-incidence mirrors for a range of 111–138 Å based on an a-periodic Mo/Be multilayer structure
Optical Materials Express, 11(9):3038 (год публикации - 2021)
10.1364/OME.434506
5. К. Бурдонов и др. Calibration of the scintillation of cerium-doped yttrium aluminum garnet crystals irradiated by monoenergetic 4 MeV energy electrons Submitted to JINST, submitted (год публикации - 2021)
6.
А. Соловьев и др.
Improving focusability of post-compressed PW laser pulses using a deformable mirror
Optics Express, 30,22,40590 (год публикации - 2022)
10.1364/OE.471300
7. А.О. Колесников, В.Н. Михайлов, Е.Н. Рагозин, В.П. Ратушный, А.А. Соловьев, А.Н. Шатохин; «Создание плоских и вогнутых решеток с переменным шагом для вакуумной области спектра методом интерференционной литографии и их применение» The Optical Society, в «Оптическом журнале», 2023 г., T.90., No3 (год публикации - 2023)
Публикации
1.
Чен К.Ф., Пухов А.М., Перевалов С.Е., Солоьвев А.А.
Electron acceleration in intense laser – solid interactions at parallel incidence
Kvantovaya Elektronika and IOP Publishing Limited, 51 (9) 833 – 837 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17605
2.
А.В.Котов, С.Е.Перевалов, М.В.Стародубцев, Р.С.Земсков, А.Г.Александров, И.В.Галактионов, А.В.Кудряшов, В.В.Самаркин, А.А.Соловьев
Адаптивная система коррекции оптических аберраций излучения мощных лазеров с динамическим определением эталонной формы волнового фронта
Квантовая электроника, 51(7):593 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17542
3.
Н.Е.Андреев, В.С.Попов, О.Н.Розмей, А.А.Кузьмин, А.А.Шайкин, E.А.Хазанов, А.В.Котов, Н.Г.Борисенко, М.В.Стародубцев, А.А.Соловьев
Повышение эффективности фемтосекундного лазерного источника суперпондеромоторных электронов и рентгеновского излучения за счет использования мишеней околокритической плотности
Квантовая электроника, 51(7):593 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17648
4.
М.М. Барышева и др.
Broadband normal-incidence mirrors for a range of 111–138 Å based on an a-periodic Mo/Be multilayer structure
Optical Materials Express, 11(9):3038 (год публикации - 2021)
10.1364/OME.434506
5. К. Бурдонов и др. Calibration of the scintillation of cerium-doped yttrium aluminum garnet crystals irradiated by monoenergetic 4 MeV energy electrons Submitted to JINST, submitted (год публикации - 2021)
6.
А. Соловьев и др.
Improving focusability of post-compressed PW laser pulses using a deformable mirror
Optics Express, 30,22,40590 (год публикации - 2022)
10.1364/OE.471300
7. А.О. Колесников, В.Н. Михайлов, Е.Н. Рагозин, В.П. Ратушный, А.А. Соловьев, А.Н. Шатохин; «Создание плоских и вогнутых решеток с переменным шагом для вакуумной области спектра методом интерференционной литографии и их применение» The Optical Society, в «Оптическом журнале», 2023 г., T.90., No3 (год публикации - 2023)
Публикации
1.
Чен К.Ф., Пухов А.М., Перевалов С.Е., Солоьвев А.А.
Electron acceleration in intense laser – solid interactions at parallel incidence
Kvantovaya Elektronika and IOP Publishing Limited, 51 (9) 833 – 837 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17605
2.
А.В.Котов, С.Е.Перевалов, М.В.Стародубцев, Р.С.Земсков, А.Г.Александров, И.В.Галактионов, А.В.Кудряшов, В.В.Самаркин, А.А.Соловьев
Адаптивная система коррекции оптических аберраций излучения мощных лазеров с динамическим определением эталонной формы волнового фронта
Квантовая электроника, 51(7):593 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17542
3.
Н.Е.Андреев, В.С.Попов, О.Н.Розмей, А.А.Кузьмин, А.А.Шайкин, E.А.Хазанов, А.В.Котов, Н.Г.Борисенко, М.В.Стародубцев, А.А.Соловьев
Повышение эффективности фемтосекундного лазерного источника суперпондеромоторных электронов и рентгеновского излучения за счет использования мишеней околокритической плотности
Квантовая электроника, 51(7):593 (год публикации - 2021)
10.1070/QEL17648
4.
М.М. Барышева и др.
Broadband normal-incidence mirrors for a range of 111–138 Å based on an a-periodic Mo/Be multilayer structure
Optical Materials Express, 11(9):3038 (год публикации - 2021)
10.1364/OME.434506
5. К. Бурдонов и др. Calibration of the scintillation of cerium-doped yttrium aluminum garnet crystals irradiated by monoenergetic 4 MeV energy electrons Submitted to JINST, submitted (год публикации - 2021)
6.
А. Соловьев и др.
Improving focusability of post-compressed PW laser pulses using a deformable mirror
Optics Express, 30,22,40590 (год публикации - 2022)
10.1364/OE.471300
7. А.О. Колесников, В.Н. Михайлов, Е.Н. Рагозин, В.П. Ратушный, А.А. Соловьев, А.Н. Шатохин; «Создание плоских и вогнутых решеток с переменным шагом для вакуумной области спектра методом интерференционной литографии и их применение» The Optical Society, в «Оптическом журнале», 2023 г., T.90., No3 (год публикации - 2023)