提升质子驱动激光加速器中电子能量获取与 betatron X射线辐射
加速器物理
2024-05-01 v1
摘要
在 CERN 产生的长质子束可能通过自激制振过程演化为微束列。由周期性微束列产生的共振激光场可在等离子体内建立高加速度场，从而实现电子加速。本文研究了等离子体密度对共振激光场激发的影响，从而影响 witness 电子束及其相应 betatron 辐射的加速。通过粒子-in-cell 模拟探索了 various 等离子体密度情景。在考虑峰值电流固定的长预调制质子驱动器情况下，计算了每个情景中的峰值激光场。随后，研究了 witness 束在激光场中的加速及其辐射发射。更高的等离子体密度会增加微束列的数量和每个微束列的加速度梯度，从而导致共振激光场增强。然而，由于非线性效应，共振激光场的比例被破坏。模拟结果表明，在高等离子体密度下，可生成持续进入硬 X射线和伽马射线域的强烈且宽带辐射谱。此外，在此类情况下，witness 束的能量获取显著增强。在极高密度下，激光场对 witness 能量获取及其相应辐射谱的影响清晰可见。
引用
@article{arxiv.2404.19711,
title = {Elevating electron energy gain and betatron X-ray emission in proton-driven wakefield acceleration},
author = {Hossein Saberi and Guoxing Xia and Linbo Liang and John Patrick Farmer and Alexander Pukhov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.19711},
year = {2024}
}