等离子体加速器中电子束的色散动力学

我们提出对等离子体基加速器内 witness beam 色散动力学的理论研究。我们推导了非线性、blowout 尾波中离子柱内电子在包含绝热阻尼与等离子体密度绝热变化情况下的单粒子运动。据此，我们计算了电子束束流矩与发射度的演化。我们的模型可处理近乎任意的纵向相空间分布。我们纳入了束流能量变化、不完美尾波加载、束流初始横向偏移以及束流与等离子体失配的效应。我们利用模型推导了在不同束流加载条件下投影、纵向切片与能量切片发射度的解析饱和长度。此外，我们表明质心振荡与光斑尺寸在切片间存在差异，且该差异强烈依赖于束流加载。接着，我们展示束流如何在具有密度斜坡的完整等离子体源中演化，并表明沿斜坡的等离子体密度积分决定了其对束流的影响。最后，我们推导了若干简单标度律，展示了如何设计等离子体基注入器以产生目标束流能量与能量展宽。