气体喷射中的纵向逐渐缩小,以提高10GeV级激光等离子加速器的效率

科学领域:

• 血物理学的等离子体物理学
• 加速器的物理原理
• 激光驱动的加速加速器

背景情况:

• 激光等离子加速器需要长的等离子波导来进行高强度的激光脉冲传播.
• 目前的系统在单阶段实现高电子束能量方面存在局限性.

研究的目的:

• 为了证明激光等离子加速的气体喷射中受控的纵向气体密度分析.
• 为了研究逐渐缩小的等离子波导的潜力,以增强电子束能量和电荷.

主要方法:

• 分析计算和粒子在细胞模拟用于设计密度配置文件.
• 使用干扰度测量测量设计密度配置的实验匹配.
• 调整气体喷射喉宽度和角度以控制密度.

主要成果:

• 实现了适合在10厘米尺度气体喷射中逐渐缩小的密度配置.
• 模拟显示,在30厘米的等离子体中,逐渐缩小将电子束能量从~9GeV增加到>12GeV.
• 证明了加速电荷的数量级增加.

结论:

• 纵向气体密度逐渐缩小是提高激光等离子加速器性能的一种可行的方法.
• 这种技术使现有的佩塔瓦特级激光系统能够实现超过10GeV的单阶段加速度.
• 对先进的加速器设计而言,受控的气体喷射成型至关重要.