用于质子束驱动等离子体尾场加速器的有源等离子体透镜见证电子束注入
加速器物理
2021-12-13 v2 等离子体物理
摘要
有源等离子体透镜利用放电电流穿过等离子体所产生的磁场同时在水平与垂直平面内聚焦束流。在短距离内利用约 100 T/m 量级的聚焦梯度可实现 5–10 μm 的束斑尺寸。因此有源等离子体透镜是等离子体尾场加速中颇具吸引力的元件，因为注入等离子体尾场所需的见证电子束要求超小尺寸，以最小化发射度增长并提升俘获效率。当驱动束与见证电子束共传播穿过有源等离子体透镜时，必须考虑驱动束、见证束与等离子体之间的相互作用。本文通过粒子网格（particle-in-cell）模拟，探讨了将有源等离子体透镜用于 AWAKE RUN 2 实验电子束终聚焦的可能性。确认由质子束团激发的等离子体尾场振幅在穿过有源等离子体透镜后保持不变。见证电子束的发射度在透镜的等离子体密度斜坡区域迅速增大。然而，当见证电子束电荷为 100 pC、发射度为 10 mm mrad、束长为 60 μm 时，其沿有源等离子体透镜的发射度增长并不显著。对于 2 mm mrad 等小发射度，发现发射度增长强烈依赖于 RMS 束斑尺寸、等离子体密度及多重库仑散射。
引用
@article{arxiv.2104.10288,
title = {Witness electron beam injection using an active plasma lens for a proton beam-driven plasma wakefield accelerator},
author = {S. -Y. Kim and K. Moon and M. Chung and K. N. Sjobak and E. Adli and S. Doebert and M. Dayyani and E. S. Yoon and I. Nam and G. Hahn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.10288},
year = {2021}
}