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用于激光尾场加速器的组合等离子体透镜和相位重调阶段

Combined plasma lens and rephasing stage for a laser wakefield accelerator.

作者信息

Gustafsson Cornelia, Löfquist Erik, Svendsen Kristoffer, Angella Andrea, Persson Anders, Lundh Olle

机构信息

Department of Physics, Lund University, P.O. Box 118, Lund, 22100, Sweden.

出版信息

Sci Rep. 2024 Nov 1;14(1):26286. doi: 10.1038/s41598-024-78143-6.

DOI:10.1038/s41598-024-78143-6
PMID:39487255
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11530672/
Abstract

Electrons from a laser wakefield accelerator have a limited energy gain due to dephasing and are prone to emittance growth, causing a large divergence. In this paper, we experimentally show that adjusting the plasma density profile can address both issues. Shock-assisted ionisation injection is used to produce 100 MeV quasi-monoenergetic electron bunches in the primary part of the accelerator. Downstream from the accelerator, a second, independently tuneable density region is added, which can be used to either boost the energy of the electron bunches or as a plasma lens for significant divergence reduction. An additional energy gain of 25% and a 40% divergence reduction are obtained. Theoretical models validate the effects.

摘要

来自激光尾场加速器的电子由于相位失配而能量增益有限,并且容易出现发射度增长,导致发散度很大。在本文中,我们通过实验表明,调整等离子体密度分布可以解决这两个问题。利用激波辅助电离注入在加速器的初级部分产生100 MeV的准单能电子束。在加速器下游,增加了第二个可独立调谐的密度区域,该区域可用于提高电子束的能量,或用作等离子体透镜以显著降低发散度。实现了25%的额外能量增益和40%的发散度降低。理论模型验证了这些效果。

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