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碳纳米管是直径为数纳米的一维纳米材料，在诸多领域中已有了广泛的应用。利用碳纳米管可以制备出平均密度在临界密度区域的高度均匀的超低密度泡沫材料。我们发现，利用含有碳纳米管泡沫的双层纳米靶材，可以将光压加速过程（RPA）与靶后鞘层场加速（TNSA）过程级联起来有效加速重离子。重离子先经过RPA机制有效电离与预加速，然后在临界密度等离子体中产生的大量高能电子建立的鞘层场中长时间被加速。实验上我们利用35fs，9.2J的超短脉冲激光，获得了48 MeV/u 的碳离子。该结果是目前为止利用飞秒激光器产生的具有最高能量的重离子。这种级联加速过程克服了重离子在TNSA机制下难以有效电离注入和在RPA机制下加速时间短的这两个长期以来难以解决的问题，可广泛用于各种重离子的加速，推动相关领域的进展。除了用于激光驱动离子加速，我们的研究还表明，这种双层结构的靶材还可以用于产生高亮度的伽马光脉冲。本报告将介绍近期我们利用碳纳米管做为临界密度靶产生高能重离子与伽马光子的相关工作。