激光尾場(chǎng)加速電子的密度梯度注入的解析處理.pdf

1、激光尾場(chǎng)加速電子，能夠提供高于100 GeV/m的加速梯度，有望在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)臺(tái)面型電子加速器。近年來，隨著啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展，超短超強(qiáng)激光脈沖尾場(chǎng)加速電子的研究在實(shí)驗(yàn)、理論方面取得重大進(jìn)展。在激光尾場(chǎng)加速電子的機(jī)制中，電子注入是關(guān)鍵之一，為得到單能性、準(zhǔn)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(jī)制中，利用等離子體密度梯度更容易實(shí)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(duì)較低，而對(duì)密度梯度注入的研

2、究卻還主要在實(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(guān)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(chǎng)并與粒子網(wǎng)格模擬結(jié)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(chǎng)得到相應(yīng)的背景電子的震蕩運(yùn)動(dòng)和激光尾場(chǎng)相速度隨時(shí)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(shí)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(xì)動(dòng)力學(xué)過程。
　　三、把哈密頓力學(xué)分析應(yīng)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