Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне
Исследуется процесс ускорения в кильватерной волне, возбуждаемой лазерным импульсом в плазменном канале, немоноэнергетических электронных сгустков, инжектированных в окрестность максимума её потенциала со скоростью, меньшей фазовой скорости кильватерной волны. Показано, что существуют такие условия...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80134 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне / С.В. Кузнецов // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 3. — С. 90-94. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859706236969156608 |
|---|---|
| author | Кузнецов, С.В. |
| author_facet | Кузнецов, С.В. |
| citation_txt | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне / С.В. Кузнецов // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 3. — С. 90-94. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Исследуется процесс ускорения в кильватерной волне, возбуждаемой лазерным импульсом в плазменном
канале, немоноэнергетических электронных сгустков, инжектированных в окрестность максимума её потенциала со скоростью, меньшей фазовой скорости кильватерной волны. Показано, что существуют такие условия инжекции, при которых возникает явление группировки ускоряемых электронов сгустка в энергетическом пространстве, приводящее к минимизации разброса по энергии между ними.
The acceleration of nonmonoenergetic electron bunches in a wakefield wave excited by a laser pulse in a plasma
channel is studied. The electrons are injected into the vicinity of the maximum of the wakefield potential with a velocity
lower than the wave phase velocity. It is shown that there are conditions for injection of a nonmonoenergetic
bunch into a wake wave at which the grouping of bunch electrons in the energy space emerges in the course of acceleration
and the energy spread of a high energy electron bunch reaches its minimum value.
Досліджується процес прискорення в кільватерній хвилі, що збуджується лазерним імпульсом у
плазмовому каналі, немоноенергетичних електронних згустків, інжектованих поблизу максимуму її потенціалу зі швидкістю, меншою фазової швидкості кільватерної хвилі. Показано, що існують такі умови інжекції,
при яких виникає явище групування прискорених електронів згустка в енергетичному просторі, що призводить до мінімізації розкиду за енергією між ними.
|
| first_indexed | 2025-12-01T03:21:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 90
NOVEL AND ADVANCED ACCELERATION TECHNIQUES
УДК 533.95
МОНОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УСКОРЕНИЕ
ЭЛЕКТРОННЫХ СГУСТКОВ В КИЛЬВАТЕРНОЙ ВОЛНЕ
С.В. Кузнецов
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия
E-mail: shenau@rambler.ru
Исследуется процесс ускорения в кильватерной волне, возбуждаемой лазерным импульсом в плазменном
канале, немоноэнергетических электронных сгустков, инжектированных в окрестность максимума её потен-
циала со скоростью, меньшей фазовой скорости кильватерной волны. Показано, что существуют такие усло-
вия инжекции, при которых возникает явление группировки ускоряемых электронов сгустка в энергетиче-
ском пространстве, приводящее к минимизации разброса по энергии между ними.
ВВЕДЕНИЕ
Современная теория лазерно-плазменных мето-
дов ускорения электронов до энергий ~1 ГэВ и вы-
ше предполагает использовать для ускорения элек-
тронных сгустков кильватерные волны достаточно
большой амплитуды [1]. Свойства таких кильватер-
ных волн, генерируемых интенсивным лазерным
импульсом в плазме или плазменном канале, значи-
тельно отличаются от свойств линейной кильватер-
ной волны в однородной плазме. В частности, с уве-
личением амплитуды кильватерной волны, а также в
случае генерации кильватерной волны в волновод-
ной структуре, значительно увеличивается, по срав-
нению с линейной кильватерной волной в однород-
ной плазме, область перекрытия её фокусирующей и
ускоряющей фаз [2]. Это позволяет увеличить пере-
пад потенциала в кильватерной волне, который мо-
жет быть использован для ускорения электронов и,
следовательно, ускорить их до большей энергии.
С другой стороны, ранее было показано [3, 4],
что при инжекции электронного сгустка со скоро-
стью, меньшей фазовой скорости кильватерной вол-
ны, перед генерирующим её лазерным импульсом
можно организовать захват электронов кильватер-
ной волной с большим перекрытием областей фоку-
сирующей и ускоряющей фаз таким образом, что в
энергетическом пространстве траектории ускоряе-
мых электронов сходятся в малую область. Это
означает, что на некоторой длине ускорения элек-
троны сгустка имеют малый разброс по энергии.
Если при этом используется достаточно большой
перепад потенциала для ускорения электронов, то
относительный разброс по энергии между электро-
нами сгустка может быть весьма малым, то есть
ускоренный сгусток оказывается моноэнергетиче-
ским.
Моноэнергетичность сгустка высокоэнергетич-
ных электронов является одной из важнейших про-
блем при реализации процесса лазерно-плазменного
ускорения. Для практических приложений степень
моноэнергетичности сгустка после ускорения долж-
на быть не более 1% по относительному разбросу по
энергии между электронами, а для многих приложе-
ний должна составлять десятые доли процента [5, 6].
В настоящей работе рассматривается исследо-
ванный в работе [3] механизм группировки электро-
нов в энергетическом пространстве в приложении к
другой схеме ввода электронов в ускоряющее киль-
ватерное поле. А именно электроны инжектируются
непосредственно в кильватерную волну в окрест-
ность максимума её потенциала со скоростью,
меньшей фазовой скорости кильватерной волны.
Данная схема инжекции имеет преимущество перед
схемой, изученной в работе [3], за счет сокращения
длины стадии захвата и исключения воздействия на
электроны полей лазерного импульса в процессе их
захвата.
Целью работы является выяснение условий, при
которых в этой схеме инжекции возможно в лазер-
но-плазменном ускорении получение сгустков вы-
сокоэнергичных электронов с минимальным разбро-
сом по энергии между ними.
Для одномерного сгустка аналитически показы-
вается, что в энергетическом пространстве траекто-
рии ускоряющихся электронов сгустка при опреде-
ленных условиях инжекции сходятся на некоторой
длине ускорения в очень малую область, так что
энергии всех электронов сгустка становятся при-
мерно одинаковыми. На этой оптимальной длине
ускорения энергии электронов сгустка слабо зависят
от флуктуаций в начальных условиях инжекции как
вследствие разброса по координате инжекции, так и
по энергии инжекции. При надлежащем выборе
условий инжекции это явление может обеспечить
высокую моноэнергетичность сгустка при большой
средней энергии ускоренных электронов. Посред-
ством численного моделирования показано, что та-
кой же эффект в аналогичных условиях проявляется
и при ускорении электронных сгустков конечных
поперечных размеров.
Следует заметить, что вопросы генерации киль-
ватерных волн нужного типа, то есть с большим
перекрытием областей фокусирующей и ускоряю-
щей фаз, в данной работе не обсуждаются, кильва-
терная волна считается стационарной и все её ха-
рактеристики считаются заранее известными.
mailto:shenau@rambler.ru
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 91
1. ЗАХВАТ КИЛЬВАТЕРНЫМ ПОЛЕМ
ЕДИНИЧНОГО ЭЛЕКТРОНА
Аналитическое исследование процесса захвата и
ускорения сгустка электронов в нелинейной кильва-
терной волне, распространяющейся вдоль оси OZ,
будем проводить в одномерной постановке. Такой
подход можно использовать для электронов инжек-
тируемых сгустков радиуса 0bR много меньшего в
сравнении с характерным поперечным размером
кильватерного поля .pR Для приосевых электронов
( 0b pR R<< ) потенциал нелинейной кильватерной
волны ϕ в лабораторной системе координат зависит
только от сопутствующей переменной в продольном
направлении ξ = −k z V tp ph( ) , где pk − волновой
вектор кильватерной волны; phV − её фазовая ско-
рость. Отметим, что фазовая скорость волны близка
к скорости света (V cph ≈ ), как это имеет место для
кильватерного поля, возбуждаемого лазерным им-
пульсом в разреженной плазме.
Одномерные уравнения движения электрона
сгустка имеют вид:
2
| |( , )z
z
dp eF
d mc
∂ ϕξ ρ
τ ∂ ξ
= = , (1)
d
d
p
p p
z
z r
ξ
τ
β=
+ +
−
1 2 2
, (2)
где pz − нормированный на mc импульс электрона
сгустка; tpωτ = ; электронная плазменная частота
2
04 /p e n mω π= определяется по фоновой плотно-
сти плазмы n0; /p pk cω= ; β = Vph /c − безразмер-
ная фазовая скорость кильватерной волны. Сила
( , )zF ξ ρ , действующая на электрон, выражена че-
рез потенциал кильватерного поля ϕ . В уравнении
(1) влиянием собственного заряда сгустка на про-
цесс его ускорения пренебрегается, что для не
слишком узких сгустков с характерным поперечным
размером 4
010 p bk R− < оправдано при выполнении
условия [7]:
( )3 6
e 0 p pn c 4 10N ω λ<< = × [мкм], (3)
где eN − число электронов в сгустке; pλ − длина
волны плазменных колебаний. Условие (3) означает,
что поля, вызываемые зарядом сгустка, значительно
меньше кильватерного поля, в котором происходит
ускорение электронов.
Влиянием полей лазерного импульса на медлен-
ное (низкочастотное) движение электронов также
пренебрегается, так как в системе координат, свя-
занной с волной, при условии 0 1a ≤ пондеромотор-
ный потенциал от лазерного поля 2
0~ a мал в срав-
нении с потенциалом кильватерного поля ~ phγ ϕ ,
где 21/ 1phγ β= − − гамма-фактор, определяемый
фазовой скоростью кильватерной волны. Здесь обо-
значено: 0 ,0 /La e E mcω= ; ,0LE − амплитуда высо-
кочастотного лазерного импульса в максимуме; ω –
его частота.
Будем считать, что в стационарную кильватер-
ную волну, распространяющуюся без изменения
своей формы, в момент времени injt инжектируется
релятивистский немоноэнергетический сгусток
электронов таким образом, что середина сгустка
оказывается в точке пространства ,c injz , где потен-
циал кильватерной волны в данный момент времени
максимален , max( , ) ( )c inj inj mz tϕ ϕ ξ ϕ= = . Направление
инжекции сгустка совпадает с направлением фазо-
вой скорости кильватерной волны phV , причем
энергия инжекции 2
inj res phE E mcγ<< = .
Стационарность кильватерного поля в системе
координат, связанной с волной (то есть в сопут-
ствующей системе координат, движущейся со ско-
ростью Vph вдоль оси OZ), позволяет написать для
произвольного электрона сгустка закон сохранения
энергии:
| ( ) | | ( )inj injE - | e E eϕ ξ ϕ ξ′ ′ ′ ′= − , (4)
где штрихи здесь и далее означают, что эти величи-
ны взяты в волновой системе отсчета, injξ − фаза
инжекции электрона в кильватерный потенциал.
Используя затем соотношение (4), можно в квадра-
турах записать выражение для траектории электрона
сгустка:
2 ( ) ( )ph p inj injck t tγ β ξ ξ− − − − = (5)
2 4
2
2 2 2 4
( )
1
( ) ( ( ) ( ))
inj
z
ph inj inj inj
sign u d
m c
E E m c e
ξ
ξ
η
γ β ϕ η ϕ ξ
′
=
−
− − + −
∫ .
Соотношения (4), (5) в неявной форме опреде-
ляют траектории ( , , , )inj inj injt t Eξ ξ , ( , , , )inj inj injE t t Eξ
каждого электрона сгустка в физическом и энерге-
тическом пространствах.
Далее будем следовать процедуре, изложенной в
работах [8, 9], согласно которой наиболее важной
для целей настоящего исследования является траек-
тория движения так называемого центрального
электрона сгустка, который в момент инжекции по-
падает точно в максимум потенциала кильватерного
поля и имеет при этом энергию инжекции, равную
средней энергии инжекции электронов сгустка. Тра-
ектория этого электрона и изменения всех его ха-
рактеристик (энергии, импульса и т.п.) по траекто-
рии в зависимости от времени считаются известны-
ми, то есть должны быть определены численно или
аналитически. Траектории всех других электронов
сгустка считаются близкими к траектории цен-
трального электрона в любой момент времени, то
есть вариации координаты ξ и энергии E любого
электрона сгустка относительно центрального элек-
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 92
трона являются малыми ( 1<<= injpinj zk δδξ ,
1<<= zk pδδξ , injinj EE <<δ , EE <<δ ).
Разлагая по малым вариациям соотношения (4),
(5), для любого электрона сгустка на той части его
траектории, на которой его энергия достаточно ве-
лика 2
res phE E mcγ>> = , можно найти между вариа-
циями его начальных условий инжекции по энергии
и координате и отклонением его энергии от энергии
центрального электрона связь в следующем виде:
1
1
tr
d dE H
d d
ϕ ϕδ δ
ξ ξ
−
′ ≅ −
. (6)
Выражение (6) получено в линейном приближе-
нии по injδξ и 2 2 20.5 /inj ph m injH E e d dδ δ γ ϕ ξ δξ′= − × ×
при выполнении условий 2
inj phE mcγ<< ,
2
res phE E mcγ>> = и с удержанием главных значи-
мых слагаемых (вклад от линейного слагаемого,
пропорционального injδξ , мал и может быть опу-
щен). Соотношение (6) показывает, как изменяется
разброс по энергии между электронами сгустка в
процессе их ускорения в кильватерном поле. Раз-
брос по энергии между ускоряющимися электрона-
ми исчезает в линейном приближении по Hδ , если
на траектории центрального электрона существует
такая точка fξ , в которой выполняется
f tr
d d
d d
ϕ ϕ
ξ ξ
= . (7)
Условие (7) означает, что на некоторой длине
ускорения электроны сгустка группируются в ма-
лую область энергетического пространства. Из
структуры кильватерного поля следует, что условие
(7) может выполняться только в том случае, когда
захват электронов инжектированного сгустка про-
исходит в той области кильватерного потенциала, в
которой 2 2/ 0trd dϕ ξ > . Поскольку область захвата
электронов также должна находиться в фокусирую-
щей области кильватерного поля, то используемая
для ускорения кильватерная волна должна обладать
большим перекрытием фокусирующей и ускоряю-
щей областей по сравнению с линейной кильватер-
ной волной.
2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Для демонстрации в численном моделировании
эффекта группировки электронов сгустка в процессе
их ускорения было использовано кильватерное поле,
генерируемое в плазменном канале лазерным им-
пульсом CO2 лазера мощностью ~ 80 ТВт длитель-
ностью 1,32 пс с радиусом пятна фокусировки
rL = 900 мкм [9]. Резонансная плотность электронов
плазмы на оси канала равна при этом
15 3
0 ( 0) 10 ñìn n r −= = ≈ , а радиус согласованного
канала Rch ≈2,4 мм, что соответствует следующим
значениям безразмерных параметров: kprL=5,35;
kpRch=14,3; a0=0,71. Потенциал генерируемой киль-
ватерной волны в максимуме имеет значение
2( ) / 0, 259;me mcϕ ξ ≈ гамма-фактор, определяемый
фазовой скоростью кильватерной волны, равен
21/ 1 100phγ β= − = .
Электроны сгустка инжектируются в кильватер-
ную волну со средней энергией
21,65 0,843injE mc= ≈ МэВ и захватываются в окрест-
ности точки trξ , в которой 2
( )
0,0686
ϕ ξ
= −tre
mc
;
2
( )
0, 217tre d
dmc
=
ϕ ξ
ξ
, и сохраняются фокусирующие
свойства кильватерного поля. На Рис. 1 показаны
отклонения энергии электронов в сгустке от средней
энергии E для некоторых исходно различающих-
ся между собой условиями инжекции (координатой
инжекции injδξ и энергией инжекции
, , /inj z inj z inj injE p p Eδ δ≈ ) электронов сгустка в зави-
симости от нормированной длины ускорения
/acc phL L , где 2 12ph ph pL kπγ −= . Траектория, помечен-
ная кружками, соответствует центральному элек-
трону. Из Рис. 1 видно, что на некоторой длине
ускорения траектории всех электронов сгустка од-
новременно сходятся в малую область энергетиче-
ского пространства, то есть как бы «фокусируются»
в тот момент, когда центральный электрон на своей
траектории достигает точки «фокусировки» fξ и
выполняется условие (7). В дальнейшем траектории
электронов снова расходятся.
Рис. 1. Траект ории в энергет ическом прост ранст ве
некот орых элект ронов сгуст ка при различных
вариациях их координат ы injδξ и импульса injzp ,δ
от носит ельно цент рального элект рона в момент
инж екции
Исследуем посредством численного моделиро-
вания влияние энергии инжекции на параметры
сгустка ускоренных электронов в точке «фокуси-
ровки», когда разброс по энергии между электрона-
ми сгустка минимален. С целью снижения требова-
ний к инжектору рассмотрим ситуацию, когда в
кильватерную волну инжектируется сгусток, разме-
ры которого как в продольном, так и поперечном
направлениях значительно превосходят соответ-
ствующие пространственные размеры кильватерно-
го поля. Как известно [10], в таком случае захваты-
ваются кильватерным полем только те инжектируе-
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 93
мые электроны, которые приобретают в продольном
направлении скорость, равную фазовой скорости
волны, прежде, чем они окажутся в дефокусирую-
щей области кильватерного поля. Происходит как
бы «вырезание» кильватерным полем из инжектиру-
емого сгустка части его электронов, из которых
формируется в области захвата электронный сгусток
для последующего ускорения. Размеры инжектиру-
емого сгустка следующие: длительность сгустка
(FWHM) 6620 фс, характерный поперечный размер
, 662r injσ = мкм при характерных пространственных
размерах кильватерного потенциала 1060pλ = мкм,
500pR ≈ мкм. Электроны распределены согласно
нормальному распределению в продольном и попе-
речном направлениях, а также по энергии с относи-
тельным разбросом 1%.
Рис. 2. Изменение в зависимости от энергии
инжекции энергетических характеристик сгустков
ускоренных электронов
На Рис. 2 сплошной линией, помеченной квадра-
тами, показано изменение в зависимости от энергии
инжекции относительного разброса по энергии в
сгустке ускоренных электронов в точке «фокуси-
ровки» их траекторий в энергетическом простран-
стве. Пунктирная линия, помеченная квадратами,
показывает изменение средней энергии электронов
сгустка. Из Рис. 2 видно, что с увеличением энергии
инжекции средняя энергия электронов сгустка
уменьшается, а относительный разброс увеличива-
ется. Связано это с тем, что увеличение энергии ин-
жекции электронов приводит к сближению точек trξ
и fξ , что означает уменьшение перепада кильва-
терного потенциала, на котором электроны ускоря-
ются. Поэтому для получения наиболее моноэнерге-
тических сгустков предпочтительнее инжектировать
электроны с меньшей энергией инжекции, при кото-
рой получаются сгустки ускоренных электронов с
относительным разбросом по энергии в десятые до-
ли процента. Величина минимально возможной
энергии инжекции определяется структурой кильва-
терного потенциала и фокусирующей областью в
нем, которая ограничивает возможное положение в
кильватерном потенциале области захвата электро-
нов.
На Рис. 3 сплошной линией, помеченной квадра-
тами, показан характерный радиус сгустка в зависи-
мости от энергии инжекции электронов. Пунктирная
линия, помеченная квадратами, показывает его нор-
мализованный поперечный эмиттанс. Из Рис. 3 вид-
но, что с увеличением энергии инжекции увеличи-
вается радиус сгустка, что приводит к очень боль-
шим значениям поперечного эмиттанса.
Рис. 3. Изменение в зависимости от энергии
инжекции поперечного размера и эмиттанса
сгустков ускоренных электронов
Возможность уменьшения поперечного эмиттан-
са сгустка захваченных и ускоренных электронов
заключается в том, чтобы для инжекции использо-
вать сгустки инжектируемых электронов с доста-
точно малым поперечным сечением. На Рис. 2 и 3
показаны расчеты для инжектируемого электронно-
го сгустка по-прежнему большой длины (FWHM)
(6620 фс), но малого поперечного размера
( , 25r injσ = мкм). Соответствующие этим расчетам
графики помечены кружками. Из них следует, что в
этом случае при практически тех же энергетических
характеристиках сгустков захваченных и ускорен-
ных электронов их поперечный эмиттанс умень-
шился до ~5 мм·мрад.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное исследование позволяет предло-
жить способ моноэнергетического лазерно-
плазменного ускорения сгустков электронов.
Найдены такие условия инжекции немоноэнергети-
ческого сгустка электронов в кильватерную волну,
при которых на определенной длине ускорения и
при достаточно больших значениях энергии уско-
ренных электронов имеется минимум в разбросе по
энергии между ними. Минимизация энергетическо-
го разброса между электронами ускоряющегося
сгустка достигается за счет того, что в энергетиче-
ском пространстве траектории электронов сходятся,
то есть как бы фокусируются в его малую область.
Важным результатом является то, что эффект энер-
гетической «фокусировки» способен подавлять как
разброс по энергии между электронами в сгустке,
связанный с его первоначальной длиной, так и вы-
зываемый его исходной немоноэнергетичностью.
Посредством численного моделирования показано,
что эффект «фокусировки» траекторий электронов в
энергетическом пространстве наблюдается и в слу-
чае инжекции в кильватерную волну сгустков элек-
тронов, имеющих характерные размеры, превыша-
ющие размеры кильватерного поля. За счет этого
явления возможно получение сгустков электронов,
ускоренных до энергий в несколько гигаэлектрон-
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №3(91) 94
вольт с относительным разбросом по энергии по-
рядка десятой доли процента.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. E. Esarey, C.B. Schroeder, W.P. Leemans, et al.
Physics of laser-driven plasma-based electron accel-
erators // Rev. Mod. Phys. 2009, v. 81, p. 1229-1285.
2. N.E. Andreev, E.V. Chizhonkov, A.A. Frolov, et al.
On laser wakefield acceleration in plasma channels
// Nucl. Instr. Methods Phys. Research. 1998,
v. A410, p. 469-476.
3. С.В. Кузнецов. Ускорение электронного сгустка,
инжектируемого перед лазерным импульсом, ге-
нерирующим ускоряющую кильватерную волну
// Физика плазмы. 2011, т. 37, №3, с. 242-256.
4. С.В. Кузнецов. Лазерно-плазменное ускорение
сгустка электронов, инжектируемых перед ла-
зерным импульсом, генерирующим кильватер-
ную волну // Вопросы атомной науки и техники.
Серия «Ядерно-физические исследования» (79).
2012, №3, с. 150-154.
5. T. Katsouleas. Progress on plasma accelerators:
from the energy frontier to tabletops // Plasma Phys.
Control. Fusion. 2004, v. 46, p. B575–B582.
6. D.A. Jaroszynski, R. Bingham, E. Brunetti, et al.
Radiation sources based on laser-plasma interactions
// Phil. Trans. R. Soc. A. 2006, v. 364, p. 689-710.
7. T. Katsouleas, S. Wilks, P. Chen, et al. Beam load-
ing in plasma accelerators // Particle Acceleration.
1987, v. 22, p. 81-99.
8. С.В. Кузнецов. Ускорение немоноэнергетиче-
ских электронных сгустков, инжектированных в
кильватерную волну // ЖЭТФ. 2012, т. 142,
с. 190-204.
9. С.В. Кузнецов. Ускорение электронных сгустков,
инжектированных в кильватерную волну // Фи-
зика плазмы. 2012, т. 38, с. 134-144.
10. L.M. Gorbunov, S.Yu. Kalmykov, P. Mora. Laser
wakefield acceleration by petawatt ultrashort laser
pulses // Phys. Plasmas. 2005, v. 12, p. 033101.
Статья поступила в редакцию 02.09.2013
MONOENERGETIC ACCELERATION OF AN ELECTRON BUNCHES IN A WAKE WAVE
S.V. Kuznetsov
The acceleration of nonmonoenergetic electron bunches in a wakefield wave excited by a laser pulse in a plasma
channel is studied. The electrons are injected into the vicinity of the maximum of the wakefield potential with a ve-
locity lower than the wave phase velocity. It is shown that there are conditions for injection of a nonmonoenergetic
bunch into a wake wave at which the grouping of bunch electrons in the energy space emerges in the course of ac-
celeration and the energy spread of a high energy electron bunch reaches its minimum value.
МОНОЕНЕРГЕТИЧНЕ ПРИСКОРЕННЯ ЕЛЕКТРОННИХ ЗГУСТКІВ У КІЛЬВАТЕРНОЇ ХВИЛІ
С.В. Кузнєцов
Досліджується процес прискорення в кільватерній хвилі, що збуджується лазерним імпульсом у
плазмовому каналі, немоноенергетичних електронних згустків, інжектованих поблизу максимуму її потенці-
алу зі швидкістю, меншою фазової швидкості кільватерної хвилі. Показано, що існують такі умови інжекції,
при яких виникає явище групування прискорених електронів згустка в енергетичному просторі, що призво-
дить до мінімізації розкиду за енергією між ними.
http://vant.kipt.kharkov.ua/CONTENTS/CONTENTS_2012_3rus.html
http://journals.royalsociety.org/content/?Author=D.A.%20Jaroszynski
http://journals.royalsociety.org/content/?Author=R.%20Bingham
http://journals.royalsociety.org/content/?Author=E.%20Brunetti
ВВЕДЕНИЕ
1. захват кильватерным полем единичного электрона
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
MONOENERGETIC ACCELERATION OF AN ELECTRON BUNCHES IN A WAKE WAVE
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80134 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T03:21:15Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кузнецов, С.В. 2015-04-12T12:51:06Z 2015-04-12T12:51:06Z 2014 Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне / С.В. Кузнецов // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 3. — С. 90-94. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80134 533.95 Исследуется процесс ускорения в кильватерной волне, возбуждаемой лазерным импульсом в плазменном канале, немоноэнергетических электронных сгустков, инжектированных в окрестность максимума её потенциала со скоростью, меньшей фазовой скорости кильватерной волны. Показано, что существуют такие условия инжекции, при которых возникает явление группировки ускоряемых электронов сгустка в энергетическом пространстве, приводящее к минимизации разброса по энергии между ними. The acceleration of nonmonoenergetic electron bunches in a wakefield wave excited by a laser pulse in a plasma channel is studied. The electrons are injected into the vicinity of the maximum of the wakefield potential with a velocity lower than the wave phase velocity. It is shown that there are conditions for injection of a nonmonoenergetic bunch into a wake wave at which the grouping of bunch electrons in the energy space emerges in the course of acceleration and the energy spread of a high energy electron bunch reaches its minimum value. Досліджується процес прискорення в кільватерній хвилі, що збуджується лазерним імпульсом у плазмовому каналі, немоноенергетичних електронних згустків, інжектованих поблизу максимуму її потенціалу зі швидкістю, меншою фазової швидкості кільватерної хвилі. Показано, що існують такі умови інжекції, при яких виникає явище групування прискорених електронів згустка в енергетичному просторі, що призводить до мінімізації розкиду за енергією між ними. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Новые и нестандартные ускорительные технологии Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне Monoenergetic acceleration of an electron bunches in a wake wave Моноенергетичне прискорення електронних згустків у кільватерної хвилі Article published earlier |
| spellingShingle | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне Кузнецов, С.В. Новые и нестандартные ускорительные технологии |
| title | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне |
| title_alt | Monoenergetic acceleration of an electron bunches in a wake wave Моноенергетичне прискорення електронних згустків у кільватерної хвилі |
| title_full | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне |
| title_fullStr | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне |
| title_full_unstemmed | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне |
| title_short | Моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне |
| title_sort | моноэнергетическое ускорение электронных сгустков в кильватерной волне |
| topic | Новые и нестандартные ускорительные технологии |
| topic_facet | Новые и нестандартные ускорительные технологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80134 |
| work_keys_str_mv | AT kuznecovsv monoénergetičeskoeuskorenieélektronnyhsgustkovvkilʹvaternoivolne AT kuznecovsv monoenergeticaccelerationofanelectronbunchesinawakewave AT kuznecovsv monoenergetičnepriskorennâelektronnihzgustkívukílʹvaternoíhvilí |