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用KMR模型研究了等离子体中多光子非线性Compton散射下电子相轨道的演化,发现电子与光子进行能量交换后,只有未被俘获电子的相轨道才能从周期性向非周期性、随机型演化,其演化剧烈程度随电子吸收光子数的增大而加剧,随电子与光子碰撞非弹性成分和碰撞前初始速度的增大而迅速减弱,但低于强激光场中的剧烈程度。当电子被光场俘获时,这种演化过程结束并做稳定的运动,光子不再为电子提供能量。     

未被俘获电子对多光子非线性Compton散射能量转换效率的影响

 应用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型，研究了未被俘获电子对多光子非线性Compton散射能量转换效率的影响。结果表明，未被俘获电子使该散射的频谱展宽随入射电子速度和与电子同时作用的光子数的增大而增大，随电子与光子非弹性碰撞成分的增大而减小，从而使能量转换效率近乎与电子入射速度正比降低。用低能电子入射，能有效地减小这种损失。     

多光子非线性Compton散射的能量转换

研究了多光子非线性Compton散射中电子与光子的能量转换及其转换效率.结果表明:散射光子频率随电子吸收光子数n的增大而增大,随碰撞非弹性成分ξ的增大而迅速减小.在超强激光场中,当极端相对论性电子与光子发生多光子非线性Compton散射且被光场俘获时,能量转换效率趋于无限大,即电子可以从超强激光场中获得巨大的加速能量.用高速电子束入射并与光子发生多光子非线性Compton散射,是提高非线性Compton散射能量转换效率的重要途径.     

磁逆多光子非线性Compton微分散射截面的特性

应用电子与光子非弹性碰撞模型，分析、计算了磁逆多光子非线性Compton微分散射截面的特性。结果表明：该微分散射截面随与电子同时作用光子数及电子与光子碰撞非弹性成分的增大而减小，散射光子的频率逐渐趋于共振频率，但不具有共振性；当电子被光场俘获时，磁逆多光子非线性Compton微分散射截面为一恒定值。     

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研究了强激光等离子体中多光子非线性Compton效应下阻尼电子与光子的散射特性,推出了其微分散射截面表达式。研究表明,尾波场的涨落和随机误差是电子发生纵向群聚的根本原因,且能引起电子更剧烈的群聚。电子横向动量的变化是引起电子和光子散射的根本原因,其微分散射截面随与一个电子同时作用的光子数的增大而减小,随散射非弹性成分的增大而迅速减小,但比激光场中的情况来得慢一些。只有当与电子同时作用的光子数与散射非弹性成分相等时电子才能被光场俘获。     

磁逆多光子非线性Compton散射的能量转换

应用电子与光子非弹性碰撞模型，分析、计算了磁逆多光子非线性COmpton散射中电子与光子间的能量转换。结果表明：磁逆多光子非线性Compton散射前，做Landau运动的电子不是热电子，而是处于激发态的电子，该散射产生高γ射线的几率要比磁逆单光子Compton散射时的几率小；当磁逆多光子非线性Compton散射中的电子被光场俘获时，电子可以从激光场中获得巨大的加速能量，但比多光子非线性Compton散射时获得的能量低。     

Xe54+离子与Xe原子碰撞过程中的辐射电子俘获及退激发辐射的理论研究

基于多组态Dirac-Fock理论方法和冲量近似, 对Xe⁵⁴⁺与Xe在197 MeV/u碰撞能量下, 炮弹离子的俘获及退激发过程进行了理论研究. 计算了炮弹离子从中性靶原子俘获一个电子到nl (n=1, 2, 3, 4, 5; l=s, p, d) 轨道上的辐射电子俘获截面和相应的辐射光子能量, 以及俘获末态退激发辐射跃迁的能量和概率. 结合这些计算结果, 进一步模拟了碰撞产生的炮弹离子的退激发X射线谱的结构, 并与兰州重离子加速器装置上的最新实验观测结果进行了比较, 符合得很好.     

中低能速度能区离子与H,He原子碰撞中的经典电子俘获截面

Bohr-Lindhard模型被用来描述中低能速度能区离子—原子碰撞中的经典电子俘获过程。根据离子与原子的作用时间与碰撞参数的关系,建立俘获几率对碰撞参数的依赖性,碰撞参数范围被限定在俘获半径之内。在该模型的框架内,人们试图通过电子的空间分布函数来研究所有碰撞参数的贡献,但存在较为复杂的数值计算。基于Bohr-Lindhard模型,本工作提出通过简单的指数衰减函数来描述电子俘获几率对碰撞参数的依赖性,计算了Aq+(q = 2~6)-H碰撞中的单电子俘获截面和Aq+(q = 3~6)-He碰撞中的双电子俘获截面,计算结果与已有实验数据符合很好,很好地描述了低能和中能区的电子俘获截面随能量和电荷态的变化,该工作还可计算其他不同电荷态离子与He和H靶的电子俘获截面。     

Compton散射对激光等离子体通道天线特性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和数值计算方法, 研究了激光等离子体通道天线传播和辐射特性,结果表明: 随通道周围介质损耗和传输模式阶数的增大, 传输模式TH n m衰减常数明显增大。这是因散射使通道内外电场和磁场增强, 粒子间碰撞频率增大, 电场使更多分子电离而吸收更多能量的缘故。随模式阶数增大, 电性有耗介质使相移常数明显减小。这是因散射使高阶模式可能存在被耦合电场俘获的缘故。等离子体耦合频率为0.7附近, 衰减常数随频率增大而剧烈增大。这是因散射使介质分子发生二、三阶电离, 更多电子被耦合电场急剧加速的缘故。随天线长度增加, 天线辐射方向图主瓣和副瓣数量、宽度和最大辐射方向发生明显变化, 这是因散射使天线频率增大, 辐射波长变短,粒子电离几率增大, 辐射波能量和频率成分增大的缘故。     

中低能速度能区离子与H,He原子碰撞中的经典电子俘获截面（英文）

Bohr-Lindhard模型被用来描述中低能速度能区离子—原子碰撞中的经典电子俘获过程。根据离子与原子的作用时间与碰撞参数的关系,建立俘获几率对碰撞参数的依赖性,碰撞参数范围被限定在俘获半径之内。在该模型的框架内,人们试图通过电子的空间分布函数来研究所有碰撞参数的贡献,但存在较为复杂的数值计算。基于Bohr-Lindhard模型,本工作提出通过简单的指数衰减函数来描述电子俘获几率对碰撞参数的依赖性,计算了A~(q+)(q=2～6)-H碰撞中的单电子俘获截面和A~(q+)(q=3～6)-He碰撞中的双电子俘获截面,计算结果与已有实验数据符合很好,很好地描述了低能和中能区的电子俘获截面随能量和电荷态的变化,该工作还可计算其他不同电荷态离子与He和H靶的电子俘获截面。     

锥形激光等离子体中Compton 散射对电子的加速

应用相对论性电子与光子非弹性碰撞模型和经典相对论电动力学理论,结合锥形飞秒强激光等离子体中的光场特性和静电场能,分析、计算了入射的高能电子束与等离子体中的光子发生多光子非线性Compton散射时对电子的加速效应,发现等离子体中的光场会引起电子加速能量的振荡;等离子体中的静电场降低电子的加速效应。用高能电子束与锥形飞秒强激光等离子体中的光子发生双光子非线性Compton散射,是加速电子最为理想的情况。     

The polarization effect of a laser in multiphoton Compton scattering

The multiphoton Compton scattering in a high-intensity laser beam is studied by using the laser-dressed quantum electrodynamics(QED) method, which is a non-perturbative theory for the interaction between a plane electromagnetic field and a charged particle. In order to analyze in the real experimental condition, a Lorentz transformation for the cross section of this process is derived between the laboratory frame and the initial rest frame of electrons. The energy of the scattered photon is analyzed, as well as the cross sections for different laser intensities and polarizations and different electron velocities. The angular distribution of the emitted photon is investigated in a special velocity of the electron, in which for a fixed number of absorbed photons, the electron energy will not change after the scattering in the lab frame.We obtain the conclusion that higher laser intensities suppress few-laser-photon absorption and enhance more-laser-photon absorption. A comparison between different polarizations is also made, and we find that the linearly polarized laser is more suitable to generate nonlinear Compton scattering.     

太赫兹量子级联激光器中有源区上激发态电子向高能级泄漏的研究

利用热力学统计理论和激光器输出特性理论,建立了太赫兹量子级联激光器(THz QCL)有源区中上激发态电子往更高能级电子态泄漏的计算模型,以输出功率度量电子泄漏程度研究分析了晶格温度和量子阱势垒高度对电子泄漏的影响.数值仿真结果表明,晶格温度上升会加剧电子泄漏,并且电子从上激发态泄漏到束缚态的数量大于泄漏到阱外连续态,同时温度的上升也会降低激光输出功率.增加量子阱势垒高度能抑制电子泄漏,并且有源区量子阱结构中存在一个最优量子阱势垒高度. THz QCL经过最优量子阱势垒高度优化后,工作温度得到提升,其输出功率相比于以往的结果也有所提高.研究结果对优化THz QCL有源区结构、抑制电子泄漏和改善激光器输出特性有指导作用.     

Experiment at SPring-8

The GeV photon beam at SPring-8 is produced by backward-Compton scattering of laser photons from 8 GeV electrons. The maximum energy of the photon will be above 3 GeV, and the beam intensity will be 10⁷ photons/sec. Polarization of the photon beam will be 100 % at the maximum energy with fully polarized laser photons. We report the outline of the quark nuclear physics project with this high-quality high-intensity beam.     

上海激光电子γ源

激光具有高强度、 高极化度等优异的性能。 用激光束轰击高能电子束就可以产生高强度、 高极化度的γ射线束。 上海激光电子γ源就是上海同步辐射装置上的这样一条束线站。 预计可以获得能量范围为1—22 MeV的准单色、 高强度（109—1011 s-1）和高极化度（线极化或圆极化）的γ射线束。 介绍了这条束线站目前的进展情况。 Shanghai Laser Electron Gamma Source (SLEGS) is a high intensity,short pulse and compact γ ray source which is based on inverse Compton scattering via interaction between pulsed high power laser beams and picosecond relativistic electron bunches. One of the attractive features of the laser Compton scattering is the easy control of polarization of the produced high energy photons that duplicates polarization of the applied laser beam. The γ ray with energy up to 22 MeV and intensity of 109—1011s 1 are expected to be produced by Compton backscattering of CO2 laser photons on the 3.5 GeV electrons bunches in the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF). In this communication, we report same simulation results and the progressing status of SLEGS.     

Peak structure of polarized bremsstrahlung upon scattering by coupled atomic electrons

Peculiarities of polarized bremsstrahlung (PB) of relativistic electrons produced upon scattering by coupled atomic electrons are discussed; in this case, PB is regarded as scattering of virtual photons of the electromagnetic field of a fast charge by atomic electrons with their coupling taken into account. In this case, the atomic electron during scattering can acquire recoil energy only through separate portions, as a result of which the spectrum of scattered photons degenerates into a series of narrow peaks.     

On possibility of measurement of the electron beam energy using absorption of radiation by electrons in magnetic field

A possibility of precise measurement of the electron beam energy using absorption of radiation by electrons in a homogeneous magnetic field for electrons of high energy in the range up to a few hundred GeV, was considered earlier. In this paper, with the purpose of experimental checking of this method in the range of several tens MeV of electrons energies, a possibility of measurement of absolute energy of the electron beam with a relative accuracy up to 10^?4, is considered. We take into account influence of the laser beam diffraction, of the spread of electrons over energies, and of the length of formation of radiation absorption in the process of electron beam energy measurement. The laser wavelength and the length of the magnet are chosen depending on the length of photon absorption formation. It is found that the kinematical restrictions on the photon absorption process lead to the selection in angles of propagation of photons, which can be absorbed by the beam electrons. It is shown that parameters of the electron beam will noticeably not vary during the measurement of the energy.