王晓宁 1,2高杰 1,2安维明 3,*王佳 1,2[ ... ]鲁巍 4
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 中国科学院大学,北京 100049
3 北京师范大学 天文系,北京 100875
4 清华大学 工程物理系,北京100084
针对空泡机制中的双束等离子体尾波电子加速设计,给出了能够快速得到被加速束流在最大加速距离下的相对能散的预测公式。通过加速初始时刻束流纵向分布以及束流所处位置的纵向尾波场可得到束流最终相对能散。该预测公式不仅可应用于驱动束流与被加速束流初始能量相同的情况,还可应用于两个束流初始能量不相同的情况。由该预测公式得到的束流相对能散与被加速束流和驱动束流的初始能量的比值有关,而与两个束流初始能量的数值无关。利用准静态近似的粒子网格模拟程序QuickPIC对理论进行了模拟验证,模拟结果与理论预期结果一致。
等离子体尾波加速 电子加速 双束团 相对能散 粒子网格模拟 plasma wakefield acceleration electron acceleration two-bunch relative energy spread particle-in-cell simulation 
强激光与粒子束
2022, 34(4): 049002
Author Affiliations
Abstract
1 Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA
2 Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS, Moscow, Russia
3 ELI Beamlines, Dolní Břežany, Czech Republic
We measured the parameter reproducibility and radial electron density profile of capillary discharge waveguides with diameters of 650 $\mathrm{\mu} \mathrm{m}$ to 2 mm and lengths of 9 to 40 cm. To the best of the authors’ knowledge, 40 cm is the longest discharge capillary plasma waveguide to date. This length is important for $\ge$10 GeV electron energy gain in a single laser-driven plasma wakefield acceleration stage. Evaluation of waveguide parameter variations showed that their focusing strength was stable and reproducible to $<0.2$% and their average on-axis plasma electron density to $<1$%. These variations explain only a small fraction of laser-driven plasma wakefield acceleration electron bunch variations observed in experiments to date. Measurements of laser pulse centroid oscillations revealed that the radial channel profile rises faster than parabolic and is in excellent agreement with magnetohydrodynamic simulation results. We show that the effects of non-parabolic contributions on Gaussian pulse propagation were negligible when the pulse was approximately matched to the channel. However, they affected pulse propagation for a non-matched configuration in which the waveguide was used as a plasma telescope to change the focused laser pulse spot size.
capillary plasma waveguide laser-driven plasma wakefield acceleration plasma telescope matched laser guiding 
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e17
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学 理学院, 长沙 410073
2 中国卫星海上测控部 技术部, 江苏 江阴 214431
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳621900
4 国防科学技术大学 计算机学院, 长沙 410073
用2D3V粒子模拟程序研究了高能质子束驱动的尾波场加速电子的方案, 及其在此方案中应用背景等离子体密度的跃变致使等离子体电子自注入加速相区的可能性。粒子模拟结果显示: 密度跃变实现了电子的自注入, 并且捕获的电子束处于加速相位, 等离子体尾波场纵向电场对捕获的电子束起箍缩作用; 捕获的电子束随着传输, 表现为窄能谱分布; 同时随着密度跃变大小的增大, 可以增加等离子体电子的捕获。
质子束 粒子模拟 等离子体尾波加速 密度跃变 电子捕获 proton beam PIC simulation plasma wakefield acceleration density transition electron trapping 
强激光与粒子束
2011, 23(2): 392

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