超光速飞行焦点电子束驱动的等离子体尾场中超亮电子束团注入
等离子体物理
2022-05-11 v2 加速器物理
摘要
我们提出一种在吹空区等离子体尾场结构中利用具有能量啁啾的驱动束产生的“飞行焦点”实现高质量电子束团自注入的新方法。在飞行焦点中，通过利用聚焦光学元件的色散依赖关系，驱动束团密度质心的速度可以超光速或亚光速。我们首先推导了焦点速度与焦斑特征长度关于焦距和能量啁啾的表达式。随后，我们利用多维粒子网格（particle-in-cell）模拟证明，由电子束的超光速传播飞行焦点所驱动的尾场，可在密度约 cm 的等离子体中产生 GeV 量级、具有超低归一化切片发射度（30 nm rad）、高电流（ 17 kA）、低切片能散（0.1%）因而高归一化亮度（ A/rad/m）的电子束团。该注入过程通过改变焦点速度和整形驱动束电流可实现高度可控与可调。FACET II 的近期实验计划具备产生数十 kA、<10 fs 驱动器的能力，有可能产生亮度接近 A/rad/m 的束流。
引用
@article{arxiv.2108.00030,
title = {Ultra-Bright Electron Bunch Injection in a Plasma Wakefield Driven by a Superluminal Flying Focus Electron Beam},
author = {Fei Li and Thamine N. Dalichaouch and Jacob R. Pierce and Xinlu Xu and Frank S. Tsung and Wei Lu and Chan Joshi and Warren B. Mori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.00030},
year = {2022}
}