基于等离子体光子阴极激光加速器驱动的超高增益水窗口 X 射线激光器

X射线自由电子激光器较大且复杂，受限于电子束亮度。本文通过从头到尾的仿真展示了如何实现基于等离子体光子阴极激光加速器产生的紧凑、稳健且可调节的水窗口 X 射线激光器。首先，一个超低辐射电子束由等离子体光子阴极在米尺尺度的等离子体激光加速器中释放。通过调节束流电荷，电荷力与激光场之间的平衡作用降低了束流能量展开并提高了能量稳定性——这两者都是从束流提取、传输和聚焦到米尺尺度无理器中的关键因素。结果产生的超亮束产生可调的、相干的、飞秒尺度的光子脉冲，以超高增益方式实现。该 regime 使得可靠地在水窗口范围内产生毫焦级巨瓦特 X 射线激光脉冲成为可能，通过见证束流电荷实现可调性，并对等离子体激光场强度的变化具有较强的鲁棒性。我们的发现有助于 democratise 对相干、高功率、软 X 射线辐射的获取。