天博高能所新加速原理团队在电子束品质提升方面取得重要进展—新闻—科学网

超短超强激光脉冲可以于等离子体中引发梯度跨越100 GV/m的加快电场，这比传统金属射频腔可以提供的加快电场高了1000倍以上，无望年夜幅缩小加快器范围，使桌面型粒子源/辐射源成为实际。今朝，激光等离子体加快所接纳的支流注入机制（如自注入，离化注入，碰撞光注入等）没法统筹被加快束团电荷量、能散以及发射度等参数，很难让它们同时获得优化。近日，李年夜章、曾经明特聘青年研究员领导的加快器中央新加快道理研究团队提出一种新型注入机制，哄骗两束同轴激光干预干与造成的多壳层空泡布局的演化，俘获配景等离子体中的电子。模仿成果显示，于此种注入机制下，无望哄骗200 TW量级激光器，孕育发生中央能量750 MeV，能散0.4%，电荷量150 pC，归一化发射度0.2 妹妹 mrad的高质量电子束。此成果已经于近期揭晓于《Matter and Radiation at Extreme》杂志上。

当一束波前曲率迅速变迁的紧聚焦激光脉冲与一束波前平展的年夜光斑激光脉冲同轴同向流传时，两束光会发生干预干与，并于等离子体中造成洋葱状的周期性多壳层空泡布局（如图a所示）。跟着两束光继承向前流传，空泡将于横向发生膨胀，电子回流时间变长，从而惹起空泡布局的纵向拉伸，终极致使尾场相速率降低。此时等离子体配景电子将无机会被尾场俘获并加快。于�첩此种注入机制下，较长的注入长度包管了较年夜的电荷量，空泡纵向膨胀引诱的注入削弱了束流的相混淆，空泡尾部壳层的散焦力降低了电子被俘获时的横向动量。是以，此注入机制可兼具高电荷量，低能散以及小发射度的长处（如图b，图c所示）。

(a) 激光干预干与造成的多壳层周期性空泡布局。橙色代表激光脉冲，紫色代表配景等离子体，青色代表被俘获的电子束团；(b) 电子束团能谱；(c) 激光干预干与注入机制孕育发生的电子束（红色）质量与其它已经揭晓权势巨子成果的比力（玄色）

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