通过引导两个等离子体基加速器阶段的自启动机制生成 10 GW 级孤立皮秒 X 射线脉冲

提出一种方法，通过利用激光喷射加速器（LWFA）阶段产生的电子束作为驱动器，驱动电子束喷射加速器（PWFA）阶段，以产生一致且强度极大的皮秒 X 射线脉冲。LWFA 注入阶段需要 readily available 的 100 台激光驱动器才能产生达吉文能级的自注入电子束。该电子束被聚焦并用作 PWFA 阶段的驱动器，该阶段利用密度可调下坡形的固态等离子体。该概念被证明能够产生密度（$10^{26}~\mathrm{cm^{-3}}$）和亮度（$10^{24}~\mathrm{A/m^2/\rad^2}$）前所未有的超短电子束，且在 0.1 埃ngstrom 比例上进行了预集中。若将该预集中极端电子束与光学无穷子相碰撞，在空间聚焦区域与电子束激光区匹配的情况下，可发射出强烈的皮秒脉冲。对整个概念进行了多维粒子-in-cell 模拟，证明在收敛激光脉冲中可生成持续时间为 700 皮秒（FWHM）的孤立 10 GW 级皮秒脉冲。这种强烈的皮秒脉冲生成方案可能为核物理和量子电动力学过程提供 essential探针。