• High Power Laser Science and Engineering
  • Vol. 10, Issue 5, 05000e33 (2022)
Yaojun Li1、2, Jie Feng1、2、*, Wenzhao Wang1、2, Junhao Tan1、2, Xulei Ge1、2, Feng Liu1、2, Wenchao Yan1、2, Guoqiang Zhang3, Changbo Fu4, and Liming Chen1、2
Author Affiliations
  • 1Key Laboratory of Laser Plasma (MoE), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 2IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 3Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
  • 4Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MoE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai, China
  • show less
    DOI: 10.1017/hpl.2022.27 Cite this Article Set citation alerts
    Yaojun Li, Jie Feng, Wenzhao Wang, Junhao Tan, Xulei Ge, Feng Liu, Wenchao Yan, Guoqiang Zhang, Changbo Fu, Liming Chen. Micro-size picosecond-duration fast neutron source driven by a laser–plasma wakefield electron accelerator[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2022, 10(5): 05000e33 Copy Citation Text show less
    References

    [1] T. Tajima, J. M. Dawson. Phys. Rev. Lett., 43, 267(1979).

    [2] S. P. D. Mangles, C. D. Murphy, Z. Najmudin, A. G. R. Thomas, J. L. Collier, A. E. Dangor, E. J. Divall, P. S. Foster, J. G. Gallacher, C. J. Hooker, D. A. Jaroszynski, A. J. Langley, W. B. Mori, P. A. Norreys, F. S. Tsung, R. Viskup, B. R. Walton, K. Krushelnick. Nature, 431, 535(2004).

    [3] C. G. Geddes, C. S. Toth, J. Van Tilborg, E. Esarey, C. B. Schroeder, D. Bruhwiler, C. Nieter, J. Cary, W. P. Leemans. Nature, 431, 538(2004).

    [4] J. Faure, Y. Glinec, A. Pukhov, S. Kiselev, S. Gordienko, E. Lefebvre, J.-P. Rousseau, F. Burgy, V. Malka. Nature, 431, 541(2004).

    [5] Y. F. Li, D. Z. Li, K. Huang, M. Z. Tao, M. H. Li, J. R. Zhao, Y. Ma, X. Guo, J. G. Wang, M. Chen, N. Hafz, J. Zhang, L. M. Chen. Phys. Plasmas, 24, 023108(2017).

    [6] A. J. Gonsalves, K. Nakamura, J. Daniels, C. Benedetti, C. Pieronek, T. C. H. de Raadt, S. Steinke, J. H. Bin, S. S. Bulanov, J. van Tilborg, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, C. Tóth, E. Esarey, K. Swanson, L. Fan-Chiang, G. Bagdasarov, N. Bobrova, V. Gasilov, G. Korn, P. Sasorov. Phys. Rev. Lett., 122, 084801(2019).

    [7] A. Macchi, M. Borghesi, M. Passoni. Rev. Mod. Phys., 85, 751(2013).

    [8] A. Rousse, K. T. Phuoc, R. Shah, A. Pukhov, E. Lefebvre, V. Malka, S. Kiselev, F. Burgy, J.-P. Rousseau, D. Umstadter, D. Hulin. Phys. Rev. Lett., 93, 135005(2004).

    [9] A. Giulietti, N. Bourgeois, T. Ceccotti, X. Davoine, S. Dobosz, P. D’Oliveira, M. Galimberti, J. Galy, A. Gamucci, D. Giulietti, L. A. Gizzi, D. J. Hamilton, E. Lefebvre, L. Labate, J. R. Marquès, P. Monot, H. Popescu, F. Réau, G. Sarri, P. Tomassini, P. Martin. Phys. Rev. Lett., 101, 105002(2008).

    [10] W. C. Yan, C. Fruhling, G. Golovin, D. Haden, J. Luo, P. Zhang, B. Zhao, J. Zhang, C. Liu, M. Chen, S. Chen, S. Banerjee, D. Umstadter. Nat. Photonics, 11, 514(2017).

    [11] T. Ditmire, J. Zweiback, V. P. Yanovsky, T. E. Cowan, G. Hays, K. B. Wharton. Nature, 398, 489(1999).

    [12] W. Bang, M. Barbui, A. Bonasera, H. J. Quevedo, G. Dyer, A. C. Bernstein, K. Hagel, K. Schmidt, E. Gaul, M. E. Donovan, F. Consoli, R. De Angelis, P. Andreoli, M. Barbarino, S. Kimura, M. Mazzocco, J. B. Natowitz, T. Ditmire. Phys. Rev. E, 88, 033108(2013).

    [13] M. Roth, D. Jung, K. Falk, N. Guler, O. Deppert, M. Devlin, A. Favalli, J. Fernandez, D. Gautier, M. Geissel, R. Haight, C. E. Hamilton, B. M. Hegelich, R. P. Johnson, F. Merrill, G. Schaumann, K. Schoenberg, M. Schollmeier, T. Shimada, T. Taddeucci, J. L. Tybo, F. Wagner. Phys. Rev. Lett., 110, 044802(2013).

    [14] I. Pomerantz, E. McCary, A. R. Meadows, A. Arefiev, A. C. Bernstein, C. Chester, J. Cortez, M. E. Donovan, G. Dyer, E. W. Gaul, D. Hamilton, D. Kuk, A. C. Lestrade, C. Wang, T. Ditmire, B. M. Hegelich. Phys. Rev. Lett., 113, 184801(2014).

    [15] J. Feng, C. Fu, Y. Li, X. Zhang, J. Wang, D. Li, C. Zhu, J. Tan, M. Mirzaie, Z. Zhang, L. Chen. High Energy Density Phys., 36, 100753(2020).

    [16] B. Martinez, S. N. Chen, S. Bolanos, N. Blanchot, G. Boutoux, W. Cayzac, C. Courtois, X. Davoine, A. Duval, V. Horny, I. Lantuejoul, L. Le Deroff, P. E. Masson-Laborde, G. Sary, B. Vauzour, R. Smets, L. Gremillet, J. Fuchs. Matter Radiat. Extremes, 7, 024401(2022).

    [17] H. Feshbach, E. Sheldon. Phys. Today, 30, 40(1977).

    [18] S. Krueger, C. W. Meuse, C. F. Majkrzak, J. A. Dura, N. F. Berk, M. Tarek, A. L. Plant. Langmuir, 17, 511(2001).

    [19] N. Kardjilov, F. Fiori, G. Giunta, A. Hilger, F. Rustichelli, M. Strobl, J. Banhart, R. Triolo. J. Neutron Res., 14, 29(2006).

    [20] Z. G. Biochemistry. Science, 288, 1604(2000).

    [21] F. Wang, T. Liang, W. Yin, Q. Yu, L. He, J. Tao, T. Zhu, X. Jia, S. Zhang. Sci. China Phys. Mech. Astronom., 56, 2410(2013).

    [22] K. van der Meer, M. B. Goldberg, E. H. Lehmann, H. A. Abderrahim, D. Bar, D. Berkovits, M. Daum, S. Dekelver, Y. Foucher, J. Gerber, F. Van Gestel, W. Hajdas, H. P. Linder, E. Malambu, I. Mardor, J. Oeyen, D. Saphier, A. Shor, M. Willekens, Y. Yariv. Nucl. Instrum. Methods B, 217, 202(2004).

    [23] H. Takada, K. Haga, M. Teshigawara, T. Aso, S. I. Meigo, H. Kogawa, T. Naoe, T. Wakui, M. Ooi, M. Harada, M. Futakawa. Quantum Beam Sci., 1, 8(2017).

    [24] B. V. Kuteev, P. R. Goncharov, V. Y. Sergeev, V. I. Khripunov. Plasma Phys. Rep., 36, 281(2010).

    [25] J. T. Cremer, D. L. Williams, C. K. Gary, M. A. Piestrup, D. R. Faber, M. J. Fuller, J. H. Vainionpaa, M. Apodaca, R. H. Pantell, J. Feinstein. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 675, 51(2012).

    [26] J. Knaster, A. Ibarra, J. Abal, A. Abou-Sena, F. Arbeiter, F. Arranz, J. M. Arroyo, E. Bargallo, P.-Y. Beauvais, D. Bernardi, N. Casal, J. M. Carmona, N. Chauvin, M. Comunian, O. Delferriere, A. Delgado, P. Diaz-Arocas, U. Fischer, M. Frisoni, A. Garcia, P. Garin, R. Gobin, P. Gouat, F. Groeschel, R. Heidinger, M. Ida, K. Kondo, T. Kikuchi, T. Kubo, Y. Le Tonqueze, W. Leysen, A. Mas, V. Massaut, H. Matsumoto, G. Micciche, M. Mittwollen, J. C. Mora, F. Mota, P. A. P. Nghiem, F. Nitti, K. Nishiyama, F. Ogando, S. O’hira, C. Oliver, F. Orsini, D. Perez, M. Perez, T. Pinna, A. Pisent, I. Podadera, M. Porfiri, G. Pruneri, V. Queral, D. Rapisarda, R. Roman, M. Shingala, M. Soldaini, M. Sugimoto, J. Theile, K. Tian, H. Umeno, D. Uriot, E. Wakai, K. Watanabe, M. Weber, M. Yamamoto, T. Yokomine. Nucl. Fusion, 55, 086003(2015).

    [27] S. R. Mirfayzi, A. Alejo, H. Ahmed, D. Raspino, S. Ansell, L. A. Wilson, C. Armstrong, N. M. H. Butler, R. J. Clarke, A. Higginson, J. Kelleher, C. D. Murphy, M. Notley, D. R. Rusby, E. Schooneveld, M. Borghesi, P. McKenna, N. J. Rhodes, D. Neely, C. M. Brenner, S. Kar. Appl. Phys. Lett., 111, 044101(2017).

    [28] A. Alejo, A. G. Krygier, H. Ahmed, J. T. Morrison, R. J. Clarke, J. Fuchs, A. Green, J. S. Green, D. Jung, A. Kleinschmidt, Z. Najmudin, H. Nakamura, P. Norreys, M. Notley, M. Oliver, M. Roth, L. Vassura, M. Zepf, M. Borghesi, R. R. Freeman, S. Kar. Plasma Phys. Contr. Fusion, 59, 064004(2017).

    [29] J. C. Overley. Int. J. Appl. Radiat. Isot., 36, 185(1985).

    [30] G. Y. Chen, R. C. Lanza, J. Hall. Appl. Accelerators Res. Industry, 576, 1109(2001).

    [31] D. Vartsky, I. Mor, M. B. Goldberg, D. Bar, G. Feldman, V. Dangendorf, K. Tittelmeier, M. Weierganz, B. Bromberger, A. Breskinc. Nucl. Instrum. Methods A, 623, 603(2010).

    [32] M. Ooi, M. Teshigawara, T. Kai, M. Harada, F. Maekawa, M. Futakawa, E. Hashimoto, M. Segawa, M. Kureta, A. Tremsin, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi. Phys. Procedia, 43, 337(2013).

    [33] I. D. Hau, T. R. Niedermayr, O. B. Drury, A. Burger, Z. Bell, S. Friedrich. Nucl. Instrum. Methods A, 559, 745(2006).

    [34] M. Hohenberger, N. B. Meezan, W. M. Riedel, N. Kabadi, C. J. Forrest, L. Aghaian, M. A. Cappelli, M. Farrell, S. H. Glenzer, B. Heeter, R. Heredia, O. L. Landen, A. J. Mackinnon, R. Petrasso, C. M. Shuldberg, F. Treffert, W. W. Hsing. Rev. Sci. Instrum., 92, 033544(2021).

    [35] W. Qi, X. H. Zhang, B. Zhang, S. K. He, F. Zhang, B. Cui, M. Yu, Z. Dai, X. Peng, Y. Gu. Phys. Plasmas, 26, 043103(2019).

    [36] D. Jung, L. Yin, D. C. Gautier, H. C. Wu, S. Letzring, B. Dromey, R. Shah, S. Palaniyappan, T. Shimada, R. P. Johnson, J. Schreiber, D. Habs, J. C. Fernandez, B. M. Hegelich, B. J. Albright. Phys. Plasmas, 20, 056706(2013).

    [37] S. R. Mirfayzi, A. Yogo, Z. Lan, T. Ishimoto, A. Iwamoto, M. Negata, M. Nakai, Y. Arikawa, Y. Abe, D. Golovin, Y. Honoki, T. Mori, K. Okamoto, S. Shokita, D. Neely, S. Fujioka, K. Mima, H. Nishimura, S. Kar, R. Kodama. Sci. Rep., 10, 20157(2020).

    [38] E. Brunetti, R. P. Shanks, G. G. Manahan, M. R. Islam, B. Ersfeld, M. P. Anania, S. Cipiccia, R. C. Issac, G. Raj, G. Vieux, G. H. Welsh, S. M. Wiggins, D. A. Jaroszynski. Phys. Rev. Lett., 105, 215007(2010).

    [39] B. Mahieu, N. Jourdain, K. T. Phuoc, F. Dorchies, J. P. Goddet, A. Lifschitz, P. Renaudin, L. Lecherbourg. Nat. Commun., 9, 3276(2018).

    [40] A. R. Maier, N. M. Delbos, T. Eichner, L. Hubner, S. Jalas, L. Jeppe, S. W. Jolly, M. Kirchen, V. Leroux, P. Messner, M. Schnepp, M. Trunk, P. A. Walker, C. Werle, P. Winkler. Phys. Rev., 10, 031039(2020).

    [41] X. J. Jiao, J. M. Shaw, T. Wang, X. M. Wang, H. Tsai, P. Poth, I. Pomerantz, L. A. Labun, T. Toncian, M. C. Downer, B. M. Hegelich. Matter Radiat. Extrem., 2, 296(2017).

    [42] J. Feng, Y. Li, J. Wang, D. Li, C. Zhu, J. Tan, X. Geng, F. Liu, L. Chen. High Power Laser Sci. Eng, 9, e5(2021).

    [43] T. Hosokai. Advanced Accelerator Concepts, 628(2002).

    [44] G. J. Williams, B. R. Maddox, H. Chen, S. Kojima, M. Millecchia. Rev. Sci. Instrum., 85, 11E604(2014).

    [45] K. A. Tanaka, T. Yabuuchi, T. Sato, R. Kodama, Y. Kitagawa, T. Takahashi, T. Ikeda, Y. Honda, S. Okuda. Rev. Sci. Instrum., 76, 013507(2005).

    [46] https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/nudat2.jsp. https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/nudat2.jsp

    [47] W. Lu, M. Tzoufras, C. Joshi, F. S. Tsung, W. B. Mori, J. Vieira, R. A. Fonseca, L. O. Silva. Phys. Rev. Spec. Top. Accelerators Beams, 10, 061301(2007).

    [48] A. Pak, K. A. Marsh, S. F. Martins, W. Lu, W. B. Mori, C. Joshi. Phys. Rev. Lett., 104, 025003(2010).

    [49] J. Feng, Y. Li, J. Tan, W. Wang, Y. Li, X. Zhang, Y. Meng, X. Ge, F. Liu, W. Yan, C. Fu, L. Chen, J. Zhang. , , , , , , , , , , , , and , (2022).. arXiv:2203.06454

    [50] A. L. Meadowcroft, C. D. Bentley, E. N. Stott. Rev. Sci. Instrum., 79, 113102(2008).

    [51] H. Chen, N. L. Back, T. Bartal, F. N. Beg, D. C. Eder, A. J. Link, A. G. MacPhee, Y. Ping, P. M. Song, A. Throop, L. V. Woerkom. Rev. Sci. Instrum., 79, 033301(2008).

    [52] X. P. Zhang, J. R. Zhao, D. W. Yuan, C. B. Fu, J. Bao, L. M. Chen, J. J. He, L. Hou, L. Li, Y. F. Li, Y. T. Li, G. Q. Liao, Y. Rhee, Y. Sun, S. W. Xu, G. Zhao, B. J. Zhu, J. Q. Zhu, Z. Zhang, J. Zhang. Phys. Rev. C, 96, 055801(2017).

    [53] J. C. Overley, M. S. Chmelik, R. J. Rasmussen, R. M. S. Schofield, H. W. Lefevre. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B, 99, 728(1995).

    [54] N. Takenaka, H. Asano, T. Fujii, M. Mizubata, K. Yoshii. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 424, 73(1999).

    [55] C. L. Fink, B. J. Micklich, T. J. Yule, P. Humm, L. Sagalovsky, M. M. Martin. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B, 99, 748(1995).

    [56] X. Li, J.-Q. Zhang, G.-Q. Lin, W.-C. Fang, Q. Gu, M. Zhang. Nucl. Sci. Tech., 30, 53(2019).

    [57] J. Chen, L. Zhang, R.-Y. Zhu, Y. Du, S. Wang, S. Sun, X. Li. IEEE Trans. Nucl. Sci., 65, 2147(2018).

    [58] S. Gundacker, R. H. Pots, A. Nepomnyashchikh, E. Radzhabov, R. Shendrik, S. Omelkov, M. Kirm, F. Acerbi, M. Capasso, G. Paternoster, A. Mazzi, A. Gola, J. Chen, E. Auffray. Phys. Med. Biol., 66, 114002(2021).

    [59] F. Ott, S. C. Vogel, J. C. Fernandez, D. C. Gautier, N. Mitura, M. Roth, K. F. Schoenberg, A. Menelle, C. Alba-Simionesco. EPJ Web Conf., 231, 01008(2020).

    [60] https://www.nndc.bnl.gov/sigma/index.jsp. https://www.nndc.bnl.gov/sigma/index.jsp

    Yaojun Li, Jie Feng, Wenzhao Wang, Junhao Tan, Xulei Ge, Feng Liu, Wenchao Yan, Guoqiang Zhang, Changbo Fu, Liming Chen. Micro-size picosecond-duration fast neutron source driven by a laser–plasma wakefield electron accelerator[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2022, 10(5): 05000e33
    Download Citation