基于激光康普顿散射的伽玛射线源的理论及模拟研究

发布时间：2017-04-28 02:00

  本文关键词：基于激光康普顿散射的伽玛射线源的理论及模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着近年来飞速发展的超强激光技术和高亮度电子加速器的发展,基于激光康普顿散射的X/γ射线源得到快速的发展。这类X/γ射线源具有能量可调、准单色、极化度高、短脉冲、方向性好、可小型化的优点,可作为第三代、第四代光源的补充来提供高亮度的MeV量级的光子,在核物理、核天体物理、医学同位素、核废料处理、国家安全、工业应用等领域具有巨大的潜力。正在上海光源园区建设的X射线自由电子激光器试验装置可以提供8.8nm的X射线,能量升级后波长有望延伸至水窗(≈3nm)甚至是磁窗(≈1nm)。基于其直线加速器提供的高品质电子束,结合近年来飞速发展的超强激光技术,本文提议利用激光康普顿散射机制来建设一个窄带宽、高亮度的伽玛射线源。在对激光康普顿散射原理进行了理论研究,分析了激光康普顿散射谱展宽的物理机制之后,我们对SXFEL装置进行了参数优化,最终得到了为获得最大伽玛射线产额以及高峰值亮度的电子束与激光束的最佳参数。上海光源二期光束线站“上海激光电子伽玛源”(SLEGS),利用远红外激光与上海光源(SSRF)的3.5GeV电子束进行激光康普顿散射,得到0.4-20MeV准单色极化γ束,开展低能极化核物理、核天体物理等的应用研究。本文另一部分工作是研究SLEGS项目中引入的激光对上海光源运行性能的影响,包括估算对束流发射度与能散的实际影响等。
【关键词】：激光康普顿散射 峰值亮度 伽玛射线源 激光对束流扰动
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O571.323
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 引言8-17
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 基于储存环的康普顿源12-14
• 1.2.2 基于直线加速器的康普顿散射源14-15
• 1.3 论文选题背景、内容及意义15-17
• 第二章 激光康普顿散射的基本理论17-34
• 2.1 康普顿散射的基本原理17-25
• 2.1.1 散射光子能量17-19
• 2.1.2 散射光子空间分布19-21
• 2.1.3 散射光产额与脉冲长度21-25
• 2.2 电子束与激光束品质对轴向最高亮度的影响25-32
• 2.2.1 激光带宽对散射光带宽影响26
• 2.2.2 电子束能散对散射光谱的影响26-28
• 2.2.3 发射度对散射光谱的影响28-32
• 2.3 本章小结32-34
• 第三章 高亮度激光康普顿散射源的设计优化34-50
• 3.1 SXFEL装置的基本介绍34-36
• 3.2 激光康普顿散射模拟程序介绍36-38
• 3.3 轴向最大亮度的优化38-44
• 3.3.1 电子束参数对散射光谱的影响39-41
• 3.3.2 激光参数对散射光谱带宽的影响41-44
• 3.4 计算与比较44-49
• 3.5 小结49-50
• 第四章 SLEGS项目对储存环电子束的影响50-57
• 4.1 电子束发射度和能散计算50-54
• 4.1.1 同步辐射51
• 4.1.2 量子激发效应51-52
• 4.1.3 激光的辐射阻尼和量子激发效应52-54
• 4.2 结果与讨论54-56
• 4.3 小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 硕士期间发表论文情况65

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