强激光与粒子束

作者：谢波, 张晓辉, 李天月, 王子涛, 齐伟, 温家星, 张智猛,

关键词：拍瓦飞秒激光, 电子加速, betatron辐射, 粒子模拟,

针对典型拍瓦级飞秒激光装置参数，提出一种毛细管型的气室结构靶以产生百微米尺度且具有陡峭的密度上升沿的近临界密度等离子体。该气室结构靶具有背压低、喷气量小的特点。由于气室壁约束，气室内，该气室靶可更加稳定产生平台状的气体密度分布。采用粒子模拟方法研究了拍瓦级飞秒激光与该近临界密度等离子体相互作用的电子加速及betatron辐射过程。结果表明，合适气体密度和激光脉宽有利于产生稳定的等离子体通道。在通道内，电子首先经历有效的激光尾波场加速。这些加速的高能电子与激光尾部直接作用，通过betatron共振和激光直接加速，可使其产额及截止能量进一步提升。该大电荷量高能电子束在等离子体通道内的横向振荡能够产生高亮度betatron辐射源，峰值光子能量约8 keV，亮度达到 1.75\times 10^20\;\mathrmp\mathrmh\cdot \mathrms^-1\cdot \mathrmmm^-2\cdot \mathrmm\mathrmrad^-2\cdot \left(0.1\mathrm\text%\mathrmb\mathrmw\right)^-1 。此外，还重点研究了气体密度及激光脉宽对betatron辐射源的影响并阐述了内在机理。

来源：2025年第9期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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