激光尾波场电子轰击多层靶的正电子产额模拟计算

利用超强激光驱动相对论正电子产生时,为提高正电子的产额,提出了基于激光尾波场电子轰击多层靶的方案,将转换靶由单层厚靶替换为多层薄靶,并通过蒙特卡罗程序FLUKA对尾波场电子轰击多层靶及单层靶产生正电子的全过程进行了模拟分析。结果表明,多层靶的正电子总产额约为单层靶的2.4倍,尾场电子的能量利用率是单层靶的1.2倍;对于多层靶,正电子产额最大时,子靶厚度d、靶间距L和靶半径R之间的关系满足RL/d为常数,正电子产额随靶层数的增加而增大,当靶层数大于15时,正电子产额不再明显增加。

强激光脉冲在部分离化等离子体中的传播特性

采用变分法给出了强激光脉冲在部分离化等离子体中传播的参数演化方程,其中考虑了相对论自聚焦、有质动力激发尾波场以及部分离化非线性极化强度的影响。通过非线性动力学分析的方法,得到了强激光脉冲以恒定焦斑半径传播时的激光、等离子体参数匹配条件。研究表明:在部分离化等离子体中,激光自聚焦随着电离程度的增大而增强;有质动力激发的尾波场进一步增强激光脉冲的自聚焦;相对于等离子体密度而言,激光强度对激光脉冲的自聚焦更有影响。

双束平行入射电子束引导的自注入电子加速效果的研究

在粒子束引导的等离子尾波场加速机制中,为了加速电子获得最大能量,大量研究集中于改变单束牵引粒子束的线度、形状、电荷性质等参数.综合考虑已有的实验结果,本文提出了一种相比于单束电子牵引更为有效的加速方式,利用双束平行电子束来加速自注入的电子.通过2.5维粒子程序模拟,发现在牵引电子束具有相同能量、电量、尺寸的条件下,通过双束平行电子束加速得到的电子具有长程加速、高能和准单能性的特性.同时在空泡内形成了一束独特的回流电子,进一步使得自注入电子具有更好的准直性.

优化脉冲间距的多脉冲尾流加速PIC模拟

多脉冲激光尾波场加速电子方法中限制尾波场振幅的主要机理是“相位失谐” ,起源于非线性效应导致尾波波长随振幅的增长而变大 ,从而后续脉冲逐渐偏离加速相位 .借助 2D3VPIC模拟方法优化各脉冲之间的间距 ,使之等于前面脉冲激发的尾波波长 ,模拟结果表明激发了更大振幅的尾波场 ,同时激发了更强的“前向Raman散射” ,它在限制尾波场进一步增长的过程发挥了重要作用 .