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相似文献
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1.
使用二维粒子模拟程序研究了电子弓形波注入机制中激光脉冲形状对电子俘获效果的影响. 研究结果表明, 激光脉冲时间上升沿陡峭的正扭曲脉冲激发的尾波场强度高, 加速区域分布广, 并且有利于电子获得更高的初速度, 从而推动更多的电子进入尾波场加速相位. 在其他条件相同的情况下, 正扭曲脉冲的电子俘获数目远高于激光脉冲时间分别为高斯形和负扭曲分布的情形, 使得电子束的品质得到改善. 研究结果对于理解尾波场加速中电子注入过程以及获得大电荷量高能电子束具有积极意义. 关键词: 尾波场 电子俘获 时间波形 粒子模拟  相似文献   

2.
徐涵  常文蔚  银燕  卓红斌  马燕云 《物理学报》2003,52(7):1701-1706
用粒子模拟方法,研究激光脉冲的横向宽度有限时对产生激光尾波场和电子加热的影响. 在 纵向和横向有质动力的作用下,电子密度的空间分布形成“马蹄型”的低密度区,这些低密 度区好像运动的透镜,使长脉冲激光自聚焦,而且随着激光的传播,“马蹄型”的曲率越来 越大,直到产生横向波破. 横向波破一方面使得波破时静电场极值远小于波破极限,另一方 面将更多的电子推入加速相位,静电场“俘获”的电子数目大大增加,但最大电子动能明显 减小. 关键词: 尾波场 有质动力 电子俘获 横向波破  相似文献   

3.
超短超强激光脉冲在气体等离子体中激发的尾波场加速在过去40年里有了长足的发展,人们已经在厘米加速距离内获得了数GeV的准单能电子加速,激光尾波加速的最高电子能量已经达到8 GeV.为了进一步提升加速电子束的稳定性和品质,多种电子注入方式先后被提出.本文研究了基于锐真空-等离子体边界面的密度跃变注入,着重讨论了不同角度的倾斜边界面对注入电子品质的影响.二维粒子模拟研究表明,与倾角为0°的垂直边界面相比,在合适的倾斜边界角下,第二个尾波空泡内产生的注入电量可以有近三倍的提升,同时偏振方向与入射面平行的驱动激光可以增加第一个空泡内注入电子的电量.根据不同激光入射角度时尾波场中电子自注入的起始位置差异,分析了电子电量与横向振荡增强的原因.这些研究有利于提升基于Betatron运动的尾波场辐射及其应用.  相似文献   

4.
三角激光脉冲尾波加速粒子模拟   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
徐涵  常文蔚  银燕  卓红斌 《物理学报》2004,53(3):818-823
电子俘获是激光尾波场加速电子的主要机理,增大电子的初速度可以使更多的电子被尾波场俘获.提出三角脉冲激发尾波加速电子的方案,三角脉冲平缓上升沿激发受激Raman散射,用以初步加速电子,三角脉冲陡峭下降沿激发尾波场,将更多的电子加速到接近光速.2D3V粒子模拟结果证实了这一点.同时表明:脉冲长度为几个等离子体波长的超强激光在稀薄等离子体中传播时,还激发侧向Raman散射.在侧向受激Raman散射中,静电波增长最快的波矢模式为kp=(2ωp0 关键词: 有质动力 电子俘获 前向受激Raman散射 侧向受激Raman散射  相似文献   

5.
张枫  黄硕  李晓锋  余芹  顾彦珺  孔青 《物理学报》2013,62(24):242901-242901
在粒子束引导的等离子尾波场加速机制中,为了加速电子获得最大能量,大量研究集中于改变单束牵引粒子束的线度、形状、电荷性质等参数. 综合考虑已有的实验结果,本文提出了一种相比于单束电子牵引更为有效的加速方式,利用双束平行电子束来加速自注入的电子. 通过2.5维粒子程序模拟,发现在牵引电子束具有相同能量、电量、尺寸的条件下,通过双束平行电子束加速得到的电子具有长程加速、高能和准单能性的特性. 同时在空泡内形成了一束独特的回流电子,进一步使得自注入电子具有更好的准直性. 关键词: 电子束尾波场加速 双束平行电子束 粒子模拟  相似文献   

6.
介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAP1D中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量达GeV的长距离激光尾波场加速问题,程序采用移动窗口技术,使得模拟尺度可以达到厘米量级.同时介绍了利用KLAP程序得到的有关THz辐射、激光与中性气体相互作用中的脉冲及离化波前演化、激光固体靶作用中表面电子加速及激光尾波场加速的研究实例.  相似文献   

7.
马燕云  盛政明  陈民  张杰 《物理》2006,35(12):1028-1033
自从激光尾波场加速电子方案提出以来,经过二十多年的理论和实验研究,人们在激光尾波场加速方面已经取得了重大进步,相继在电子束能量、电子单色性等束流性能上取得重大突破.特别是在2004年对电子束的单色性研究取得重大突破,国际上几个著名实验室相继报道了准单能电子束产生的实验观测,掀起了激光尾波场研究的新高潮.对于准单能电子束的产生机制,虽然尚未达成统一认识,但普遍认为空泡加速可能是其中非常重要的机制之一.文章介绍了激光尾波场的基本概念,着重介绍了单能电子束产生的空泡加速模式里的两个关键物理过程:波破和电子的自捕获,同时介绍国际上相关的一些重要实验结果和理论进展.  相似文献   

8.
在激光尾波场电子加速机理中,为了有效地加速电子,需要抑制衍射散焦等造成的激光传输不稳定性问题. 激光脉冲的稳定传输不仅有利于能量耦合给等离子体波,而且对电子束的注入及稳定加速有着重要影响,具有一定横向密度分布的充气型放电毛细管可以有效引导激光脉冲的传输. 利用等离子体的Stark展宽效应对毛细管产生的等离子体进行密度测量,给出了等离子体密度与充气压强之间的关系. 利用磁流体程序CRMHA对毛细管的放电特性进行了模拟,研究了毛细管引导效应的形成机理. 关键词: 充气型放电毛细管 Stark展宽 磁流体模拟 引导  相似文献   

9.
王通  王晓方 《物理学报》2016,65(4):44102-044102
在激光尾场加速电子的机理中, 引入适当的密度梯度容易实现并控制电子注入到等离子体波中实现加速. 迄今对密度梯度注入的理论研究主要采用粒子模拟. 本文发展了一种解析处理密度梯度注入的方法, 分析了密度下降区域中电子的注入和加速. 给出了一维密度梯度中电子注入发生的条件, 采用哈密顿力学得到了线性条件下密度梯度区的电子相空间分界线(separatrix); 讨论了密度梯度区电子注入的时间对电子进入密度均匀区持续加速的影响. 用粒子模拟验证了分析结果.  相似文献   

10.
激光等离子体波电子加速器   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
本文分别用理论分析和粒子模拟方法讨论了等离子体尾波加速器和拍波加速器的物理机制。结果表明,只要激光等离子体波足够强,加上适当强度的横向磁场,就可以把MeV数量级的电子在公尺距离内加速到GeV数量级的能量。另外,还用粒子模拟方法,研究了激光对热等离子体受激向后喇曼散射产生低相速度的等离子体静电波对低能电子加速的问题,探讨了多级或多波加速的可能性。结果表明,利用激光等离子体波加速器,在一般的实验室条件下,就可获得GeV数量级的高能电子。 关键词:  相似文献   

11.
We suggest a novel method for the injection of electrons into the acceleration phase of particle accelerators, producing low-emittance beams appropriate even for the demanding high-energy linear collider specifications. We discuss the injection mechanism into the acceleration phase of the wakefield in a plasma behind a high-intensity laser pulse, which takes advantage of the laser polarization and focusing. The scheme uses the structurally stable regime of transverse wakewave breaking, when the electron trajectory self-intersection leads to the formation of a flat electron bunch. As shown in three-dimensional particle-in-cell simulations of the interaction of a laser pulse elongated in the transverse direction with an underdense plasma, the electrons injected via the transverse wakewave breaking and accelerated by the wakewave perform betatron oscillations with different amplitudes and frequencies along the two transverse coordinates. The polarization and focusing geometry lead to a way to produce relativistic electron bunches with an asymmetric emittance (flat beam). An approach for generating flat laser-accelerated ion beams is briefly discussed. The text was submitted by the authors in English.  相似文献   

12.
沈众辰  陈民  张国博  罗辑  翁苏明  远晓辉  刘峰  盛政明 《中国物理 B》2017,26(11):115204-115204
By using three-dimensional particle-in-cell simulations, externally injected electron beam acceleration and radiation in donut-like wake fields driven by a Laguerre-Gaussian pulse are investigated. Studies show that in the acceleration process the total charge and azimuthal momenta of electrons can be stably maintained at a distance of a few hundreds of micrometers. Electrons experience low-frequency spiral rotation and high-frequency betatron oscillation, which leads to a synchrotron-like radiation. The radiation spectrum is mainly determined by the betatron motion of electrons. The far field distribution of radiation intensity shows axial symmetry due to the uniform transverse injection and spiral rotation of electrons. Our studies suggest a new way to simultaneously generate hollow electron beam and radiation source from a compact laser plasma accelerator.  相似文献   

13.
利用二维PIC粒子模拟程序研究了超短超强激光脉冲与柱腔靶相互作用产生的表面超热电子加速现象。采用光强为1021 W/cm2量级的超高斯激光脉冲掠入射进入柱腔靶,在靶的内壁上观察到了GeV量级的表面超热电子。超热电子束被准静态的电场和磁场约束在内壁表面附近,保证了电子束的准直性,发散角仅为1.6°;并且由于超热电子束在纵向激光电场中加速了mm级的距离,激光到高能电子(100 MeV)的转换效率达到了26.6%。另外,通过多参数模拟和理论解析讨论了激光的光强以及横向空间分布对这种表面超热电子加速的影响。  相似文献   

14.
Beam profile measurements of laser-wakefield accelerated electron bunches reveal that in the monoenergetic regime the electrons are injected and accelerated at the back of the first period of the plasma wave. With pulse durations ctau >or= lambda(p), we observe an elliptical beam profile with the axis of the ellipse parallel to the axis of the laser polarization. This increase in divergence in the laser polarization direction indicates that the electrons are accelerated within the laser pulse. Reducing the plasma density (decreasing ctau/lambda(p)) leads to a beam profile with less ellipticity, implying that the self-injection occurs at the rear of the first period of the plasma wave. This also demonstrates that the electron bunches are less than a plasma wavelength long, i.e., have a duration <25 fs. This interpretation is supported by 3D particle-in-cell simulations.  相似文献   

15.
The transverse oscillatory motion of trapped electrons under the influence of the laser fields trailing the temporally-asymmetric driving laser pulse was investigated with a theoretical model of the quasi-steady state solution of trapped electron dynamics in the cavity. Our studies show that the transverse oscillation of electrons accelerated in the ion cavity can increase drastically due to the resonance with the laser field of the tail of the temporally-asymmetric pulse. The motion of the accelerated electrons can be represented by a forced harmonic oscillation and it was confirmed by 2D particle-in-cell simulations. These transverse oscillations of beams lead to micro-bunching as well, which can be used for generation of femtosecond coherent radiations of keV range photon energies.  相似文献   

16.
The transverse emittance of a relativistic electron beam generated by the interaction of a high-intensity laser with an underdense plasma has been measured with the "pepper-pot" method. For parameters pertaining to the forced laser wakefield regime, we have measured an emittance as low as (2.7+/-0.9) pi mm mrad for (55+/-2) MeV electrons. These measurements are consistent with 3D particle-in-cell simulations of the experiment, which additionally show the existence of a relatively large halo around the beam core.  相似文献   

17.
曹莉华  余玮  徐涵  刘占军  郑春阳  李斌 《中国物理》2004,13(8):1302-1308
The mechanism of electron ponderomotive acceleration due to increasing group velocity of laser pulse in inhomogeneous underdense plasma layers is studied by two-dimensional relativistic parallel particle-in-cell code. The electrons within the laser pulse move with it and can be strongly accelerated ponderomotively when the duration of laser pulse is much shorter than the duration of optimum condition for acceleration in the wake. The extra energy gain can be attributed to the change of laser group velocity. More high energy electrons are generated in the plasma layer with descending density profile than that with ascending density profile. The process and character of electron acceleration in three kinds of underdense plasma layers are presented and compared.  相似文献   

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