《多級雷射尾波場電子加速器輸出的電子束性能的調控》是依託揚州大學，由夏長權擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多級雷射尾波場電子加速器輸出的電子束性能的調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏長權
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
級聯雷射尾波場電子加速器中，電子束在相鄰兩級間的耦合過程影響著輸出電子束的性能，因此控制電子束在各加速級中的注入過程是調控輸出電子束性能的一種可行方案。本項目主要利用粒子數值模擬方法研究強雷射驅動的級聯尾波場電子加速器中的電子注入和加速過程，以獲得可控性能的電子束為目的，擬解決雷射驅動的級聯尾波場電子加速研究中的電子注入機制及其對輸出電子束性能的影響規律等問題。本項目通過探索級聯尾波場電子加速器中的電子注入規律，研究電子注入過程對於雷射和電漿參數的依賴性，揭示輸出電子束的空間特性、能譜性能與注入過程的聯繫，通過對雷射和電漿參數的調控，實現對輸出電子束性能的控制。根據揭示的電子注入規律，結合當前級聯尾波場電子加速的實驗條件，對各加速級的電子束與尾波場的匹配進行綜合設計，給出能夠實現可控性能的電子束輸出的實驗參數，為以自由電子雷射器等套用為目標的級聯雷射尾波場電子加速實驗提供指導。
結題摘要
雷射尾波場級聯加速是實現高性能、小型化的電子加速器的一種可行方案，為了得到高性能電子束，級聯加速器中電子束在加速級內的注入問題需要深入研究。本研究從控制注入電子束的注入相、能譜分布角度出發，研究了注入相、初始能譜分布對最終電子束性能的影響，並根據影響規律提出了電子束能譜性能的最佳化控制方案。本研究也針對加速器參數調控提出了超強雷射脈衝形狀的控制方法。獲得的主要成果為： （1）獲得了電子束的注入相對電子束的最終能量的影響規律。輸出電子束能量增益在加速場為0區域附近與注入相近似成線性關係，注入位置遠離加速場為0區域可以獲得更高能量增益。初始電子束縱向分布越寬，獲得的電子束能散度越大。 （2）得到了電子束初始能量對最終的能散度影響規律。對於特定注入相，存在最優注入能量，在此能量處能散度可以達到最小。當注入電子束的能量分布在最優能量處，最終加速獲得的電子束能散度將被減小，此效應可以用於能散度壓縮。高能電子和低能電子均可加速到較高能量，降低注入能量可以提高能量增益。 （3）對注入級電子束進行了空間分布和動量分布的調控，實現了空間分布高度集中的注入電子束，這種電子束被進一步加速後，得到了能散度僅為0.2%的電子束。 （4）實現了一種雷射時域參數的調控方法，可以獲得陡峭上升沿的雷射脈衝。該方法通過一層電漿薄膜對雷射進行調控，可以在固定脈衝啁啾情況下控制雷射脈衝寬度，為調控尾波場加速過程提供了一種技術手段。
