基于激光等离子体加速器和等离子体镜的紧凑可调谐 Compton X 射线源
等离子体物理
2015-06-23 v3 光学
摘要
我们提出了一项深入的实验与计算研究，探讨了优化一种可调谐、准单能、高效且低背景的 Compton 背散射 (CBS) X 射线源所需的参数，该源基于激光等离子体加速器 (LPA) 与等离子体镜 (PM) 的自准直组合。主要发现如下：(1) 在吹出机制 (blowout regime) 下由 30 TW、30 fs 激光脉冲驱动的 LPA，不仅产生了高质量、可调谐、准单能的电子束，还产生了高质量、相对论强度 (a0~1) 的耗竭驱动脉冲，该脉冲在 LPA 调谐范围内保持轮廓和强度稳定。(2) 气体射流出口附近的一块薄塑料薄膜将耗竭驱动脉冲高效地 retro-reflects（后向反射）至迎面而来的电子中，从而产生 CBS X 射线，且无可探测的轫致辐射背景。同时，后向反射光的异常远场发散证明了 PM 的相对论性“凹陷”(denting)。利用这些优化的 LPA 和 PM 条件，我们展示了准单能（50% FWHM 能量展宽）、可调谐（75 至 200 KeV）的 CBS X 射线，这些特性此前仅在更强大的激光系统中通过分裂出的反向传播脉冲的 CBS 实现。此外，激光到 X 射线光子的转换效率 ~6e12 超过了以往任何基于 LPA 的准单能 Compton 源。粒子模拟 (Particle-in-cell simulations) 与测量结果吻合良好。
引用
@article{arxiv.1411.2134,
title = {Compact tunable Compton x-ray source from laser-plasma accelerator and plasma mirror},
author = {Hai-En Tsai and Xiaoming Wang and Joseph Shaw and Zhengyan Li and Alexey V. Arefiev and Xi Zhang and Rafal Zgadzaj and Watson Henderson and V. Khudik and G. Shvets and M. C. Downer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.2134},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 7 figures