激光尾場加速電子的密度梯度注入的解析處理.pdf

1、激光尾場加速電子，能夠提供高于100 GeV/m的加速梯度，有望在不遠的將來實現(xiàn)臺面型電子加速器。近年來，隨著啁啾脈沖放大技術的發(fā)展，超短超強激光脈沖尾場加速電子的研究在實驗、理論方面取得重大進展。在激光尾場加速電子的機制中，電子注入是關鍵之一，為得到單能性、準直性更優(yōu)、電量更大的電子束，各具特色的注入方案被提出。在各種注入機制中，利用等離子體密度梯度更容易實現(xiàn)并控制電子注入，且密度梯度注入得到的電子束能散相對較低，而對密度梯度注入的研

2、究卻還主要在實驗和模擬上。
　　本文用解析方法，研究了梯度區(qū)域電子的注入和后續(xù)加速，主要工作有:
　　一、由密度不均勻的等離子體中的尾場相速度變化，給出了線性條件下梯度區(qū)域注入的電子能量閾值與等離子體參數(shù)的條件關系。梯度區(qū)域電子注入的閾值依賴于密度梯度參數(shù)，密度下降區(qū)域的電子注入閾值明顯低于自注入的閾值，而且隨激光脈沖的傳播逐漸降低。并且發(fā)現(xiàn)，線性下降的密度梯度區(qū)域，電子注入發(fā)生的位置靠近密度梯度區(qū)域與加速區(qū)域相接的位置。<

3、br>　　二、確定線性條件下梯度區(qū)域的電場并與粒子網(wǎng)格模擬結果比較，以保證線性近似的合理性。依據(jù)密度梯度區(qū)域的線性電場得到相應的背景電子的震蕩運動和激光尾場相速度隨時間的變化。在確定的激光和等離子體參數(shù)下，獲得了精確的注入位置和注入時間。相比于梯度注入的其他理論研究，本文的理論分析更為清晰合理，給出了電子注入的詳細動力學過程。
　　三、把哈密頓力學分析應用在梯度區(qū)域的電子注入，得到梯度區(qū)域和加速區(qū)域的相空間分界線(separatr