شتاب دهنده لیزری-پلاسما

معرفی

هنگامی که یک پالس لیزری شدید از طریق پلاسما منتشر می شود ، نیروی تکان دهنده الکترونها را از جلو و عقب پالس دور می کند و در نتیجه یک موج چگالی طولی دنباله دار ایجاد می کند. میدان الکتریکی طولی در موج پلاسما می تواند تا 100 کیلو ولت بر میکرون باشد ، بیش از سه مرتبه بزرگتر از آنچه در شتاب دهنده های RF معمولی مانند آنهایی که در CERN استفاده می شود. ذرات تزریق شده به فاز صحیح موج پلاسما را می توان به انرژی 1 GeV در عرض چند سانتی متر افزایش داد.   این "شتاب دهنده لیزری ویکفیلد" برای تولید پرتوهای پالس کوتاه ، الکترون های پرانرژی برای کاربردها در پراش الکترونی فمتوسکوم ، تصویربرداری پزشکی و لیزرهای اشعه ایکس الکترون آزاد مینیاتوری بسیار امیدوار کننده است.

یکی از عواملی که می تواند انرژی را برای افزایش ذرات محدود کند ، مسافتی است که می توان شدت لیزر رانندگی را در آن حفظ کرد. گروه ما چندین روش برای هدایت پالس های لیزر با شدت حداکثر تا 1018 Wcm-2 در فواصل بسیار طولانی تر از حد تعیین شده توسط پراش توسعه داده است.  ، ما از این موجبرهای با شدت بالا برای افزایش طولی که می توان شتاب را با یک مرتبه قدر حفظ کرد و در نتیجه الکترون هایی با انرژی 1 GeV تولید کرد ، استفاده کردیم. این انرژی از نظمی است که در بسیاری از سنکروترونهای جهان استفاده می شود ، اما شتاب دهنده پلاسما به جای 150 متر تنها 33 میلی متر طول دارد!

هدف بلند مدت کار ما توسعه شتاب دهنده های پلاسما کنترل شده و چند GeV است که قادر به عملکرد سرعت تکرار بالا (یعنی کیلوهرتز) هستند. بنابراین ما در حال بررسی استفاده از فناوری های جدید لیزر برای حرکت موج پلاسما هستیم. موجبرهای پلاستیکی "نابود نشدنی" تمام نوری ؛ و روشهایی برای کنترل تزریق الکترونها به ویکفیلد پلاسما