拉盖尔高斯激光脉冲驱动的尾场中外注入电子的加速和辐射

发布时间：2021-04-09 21:45

　　随着超强激光与等离子体物理的不断发展,探索它们之间的相互作用已成为物理学家的一个研究焦点。其中,超短超强激光脉冲在等离子体中激发的尾波场的加速梯度可达100 GeV/m,比传统加速器高了三个量级,掀起了全世界对新型加速器的研究热潮。由于其极大的加速梯度,基于激光等离子体尾波的新型加速器有望在桌面尺度产生高能电子束,同时这些电子束在尾场中会产生同步辐射,具有与驱动光脉冲天然同步的特性。这些紧凑的粒子源和辐射源,在物理、生物和材料科学领域可以有着广泛的应用。本论文针对拉盖尔高斯（Laguerre-Gaussian,LG）激光驱动尾波场的产生,及外注入电子在其中的加速和辐射,开展了相关的研究。论文主要包括四个部分:第一部分介绍了激光等离子体相互作用中尾波场的激发、多种电子注入机制、驱动激光的导引（包括相对论自导引、预等离子体通道和放电毛细管导引）和理论研究所需的粒子模拟Particle-In-Cell（PIC）。从中可以发现激光尾波能在极短距离内加速电子至极高的能量（Laser Wakefield Acceleration,LWFA）;高精度的电子注入方式可以使得被加速电子束具有高的品质;激... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光与等离子体物理的发展
    1.3 基于激光等离子体相互作用的尾场加速机制
    1.4 不同的电子注入方式
        1.4.1 自注入
        1.4.2 密度梯度注入
        1.4.3 光注入
        1.4.4 离化注入
    1.5 激光的相对论自导引
    1.6 预等离子体通道和放电毛细管
    1.7 PIC模拟程序
    1.8 本章小结
第二章 激光驱动的辐射源
    2.1 关于X射线的介绍
    2.2 激光与固体靶相互作用产生的Kα射线源
    2.3 Betatron辐射源
    2.4 辐射计算程序VDSR
    2.5 本章小结
第三章 不同模式的激光
    3.1 关于激光的介绍
    3.2 贝塞尔高斯激光
    3.3 拉盖尔高斯激光
    3.4 涡旋激光的应用
        3.4.1 光学操控
        3.4.2 光通信
    3.5 本章小结
第四章 拉盖尔高斯激光驱动的尾场中电子的加速和辐射
    4.1 拉盖尔高斯激光驱动的尾场
    4.2 拉盖尔高斯激光驱动的尾场中被加速的电子的运动情况
    4.3 拉盖尔高斯激光驱动的尾场中被加速的旋转电子的辐射
    4.4 本章总结
第五章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用[J]. 陈民,盛政明,郑君,马燕云,张杰.  计算物理. 2008(01)

博士论文
[1]增益与损耗控制下输出高阶拉盖尔与贝塞尔高斯光束端泵激光器研究[D]. 胡阿健.华中科技大学 2016



本文编号：3128368