kHz 脉冲激光喷雾加速中的光学离子化效应
等离子体物理
2024-09-23 v2 加速器物理
光学
摘要
我们在 1 kHz 重复频率下使用亚 TW 级、亚皮秒激光和连续流动氢气靶的激光喷雾加速（LWFA）技术上取得了重大进展。我们进行了首次全面研究，评估了靶内气体类型对加速器性能的影响。本工作确认并阐明了氢气在 kHz LWFA 中性能的优越性。该系统产生最高可达 10 MeV 的准单能电子簇，电荷为 2 pC，角发散为 15 mrad。值得注意的是，我们新方案采用差分抽气，使系统能够在 kHz 重复频率下持续运行，与以往依赖脉冲模式以获得类似束流性能的系统形成鲜明对比。粒子-in-cell 模拟解释了氢气性能的优越性：氮气和氦气中的离子化效应扭曲激光脉冲，严重影响加速器性能。这些效应在氢气等离子体中得到显著缓解，从而提高了束流质量。该分析为优化和理解 kHz LWFA 奠定了重要基础。我们强调氢气的关键作用，以及开发能够管理高重复频率的氢气兼容靶系统的必要性，正如我们差分抽气系统所示。这些进展为 LWFA 技术的进一步发展奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2406.17426,
title = {Optical ionization effects in kHz laser wakefield acceleration with few-cycle pulses},
author = {Joséphine Monzac and Slava Smartsev and Julius Huijts and Lucas Rovige and Igor A. Andriyash and Aline Vernier and Vidmantas Tomkus and Valdas Girdauskas and Gediminas Raciukaitis and Miglė Mackevičiūtė and Valdemar Stankevic and Antoine Cavagna and Jaismeen Kaur and André Kalouguine and Rodrigo Lopez-Martens and Jérôme Faure},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.17426},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 7 figures