等离子体放电无穷器：一种用于等离子体射流源的新型概念

等离子体放电器件最近涌现为紧凑且多功能的粒子束操控工具。本文基于活性等离子体镜 (APL) 及其弯曲延伸——活性等离子体弯曲 (ABP)，提出等离子体放电无穷器 (Plasma Discharge Undulator, PDU) 的概念。在 PDU 中，毛细管内的高电流放电产生环向磁场，提供强线性聚焦 ($O(1)$ (kT/m))，而受控的周期性轴向空间调制则作为几何驱动项。所得束流动力学可建模为受迫谐振子，产生波长为 $\lambda_{\mathrm{PDU}}$ 的明确振荡，区别于APL聚焦相关的固有 betatron 波长 $\lambda_\beta$。proper 的注入条件可抑制集体 betatron 振荡，显著降低传统等离子体无穷器中常见的固有无穷器强度不均匀性，同时通过APL强聚焦实现匹配束流输运。我们发展了粒子轨迹和辐射发射的解析模型，并评估了自由电子激光 (FEL) 辐射的一维要求，给出尺度关系和可行性准则。理论估计和多粒子仿真表明，PDU 可在短周期 regime ($\lambda_{\mathrm{PDU}} =$ mm-cm 级) 内工作，可调节无穷器强度 $K_{\mathrm{PDU}}$，支持窄带辐射发射。PDU 为实现紧凑型、可调节且全等离子体基类的光源提供了路径，增强了聚焦和光谱特性的控制。