将等离子体透镜设计为 ILC 正电子源的匹配装置

为实现如 ILC 这类计划中的高亮度、高能 $e^+e^-$ 对撞机，必须产生大量正电子，并将加速后的粒子按照阻尼环接受度进行俘获与匹配。本文提出一种有前景的俘获正电子新方法——将等离子体透镜用作光学匹配装置，并与 ILC 当前提议的匹配装置即四分之一波长变换器进行比较。等离子体透镜的优势在于其不同的磁场分量，能更有效地聚焦发散束流。因此本文将表明，产额要求可更易达成。一旦技术可行性得到验证，等离子体透镜实际上可成为聚焦束流的一种有前景替代方案。模拟中，采用随时间恒定的均匀电流密度近似，对锥形有源等离子体透镜进行了优化。优化过程得到的等离子体透镜设计，相较 ILC 当前提议的光学匹配装置（即四分之一波长变换器）提升约 $50-100\%$。此外，研究表明对于约 $\pm10\%$ 的单一独立参数偏差，该设计能保证俘获正电子产额在 $\pm1.5\%$ 内稳定。