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激光尾场加速电子的密度梯度注入的解析处理

王通 王晓方

激光尾场加速电子的密度梯度注入的解析处理

王通, 王晓方
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  • 在激光尾场加速电子的机理中, 引入适当的密度梯度容易实现并控制电子注入到等离子体波中实现加速. 迄今对密度梯度注入的理论研究主要采用粒子模拟. 本文发展了一种解析处理密度梯度注入的方法, 分析了密度下降区域中电子的注入和加速. 给出了一维密度梯度中电子注入发生的条件, 采用哈密顿力学得到了线性条件下密度梯度区的电子相空间分界线(separatrix); 讨论了密度梯度区电子注入的时间对电子进入密度均匀区持续加速的影响. 用粒子模拟验证了分析结果.
      通信作者: 王晓方, wang1@ustc.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11375194)资助的课题.
    [1]

    Tajima T, Dawson J M 1979 Phys. Rev. Lett. 43 267

    [2]

    Dong K G, Gu Y Q, Zhu B, Wu Y C, Cao L F, He Y L, Liu H J, Hong W, Zhou W M, Zhao Z Q, Jiao C Y, Wen X L, Zhang B H, Wang X F 2010 Acta Phys. Sin. 59 8733 (in Chinese) [董克攻, 谷渝秋, 朱斌, 吴玉迟, 曹磊峰, 何颖玲, 刘红杰, 洪伟, 周维民, 赵宗清, 焦春晔, 温贤伦, 张保汉, 王晓方 2010 物理学报 59 8733]

    [3]

    Lundh O, Lim J, Rechatin C, Ammoura L, Ben-Ismal A, Davoine X, Gallot G, Goddet J P, Lefebvre E, Malka V, Faure J 2011 Nat. Phys. 7 219

    [4]

    Gonsalves A J, Nakamura K, Lin C, Panasenko D, Shiraishi C, Sokollik T, Benedetti C, Schroeder C B, Geddes C G R, van Tilborg J, Osterhoff J, Esarey E, Toth C, Leemans W P 2011 Nat. Phys. 7 862

    [5]

    Bulanov S, Naumova N, Pegoraro F, Sakai J 1998 Phys. Rev. E 58 R5257

    [6]

    Tomassini P, Galimbert M, Giulietti A, Giulietti D, Gizzi L A, Labate L, Pegoraro F 2003 Phys. Rev. ST Accel. Beams 6 121301

    [7]

    Brantov A V, Esirkepov T Z, Kando M, Kotaki H, Bychenkov V Yu, Bulanov S V 2008 Phys. Plasmas 15 073111

    [8]

    Schmid K, Buck A, Sears C M S, Mikhailova J M, Tautz R, Herrmann D, Geissler M, Krausz F, Veisz L 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 091301

    [9]

    Nieter C, Cary J R 2004 J. Comput. Phys. 196 448

    [10]

    Esarey E, Schroeder C B, Leemans W P 2009 Rev. Mod. Phys. 81 1229

    [11]

    Gorbunov L M, Kirsanov V I 1987 Sov. Phys. JETP 66 290

    [12]

    Esarey E, Pilloff M 1995 Phys. Plasmas 2 1432

    [13]

    Suk H, Barov N, Rosenzweig J B, Esarey E 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1011

    [14]

    Ma Z N, Wang X F 2011 High Power Laser Part. Beams 23 2687 (in Chinese) [马占南, 王晓方 2011 强激光与粒子束 23 2687]

  • [1]

    Tajima T, Dawson J M 1979 Phys. Rev. Lett. 43 267

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    Dong K G, Gu Y Q, Zhu B, Wu Y C, Cao L F, He Y L, Liu H J, Hong W, Zhou W M, Zhao Z Q, Jiao C Y, Wen X L, Zhang B H, Wang X F 2010 Acta Phys. Sin. 59 8733 (in Chinese) [董克攻, 谷渝秋, 朱斌, 吴玉迟, 曹磊峰, 何颖玲, 刘红杰, 洪伟, 周维民, 赵宗清, 焦春晔, 温贤伦, 张保汉, 王晓方 2010 物理学报 59 8733]

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    [13]

    Suk H, Barov N, Rosenzweig J B, Esarey E 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1011

    [14]

    Ma Z N, Wang X F 2011 High Power Laser Part. Beams 23 2687 (in Chinese) [马占南, 王晓方 2011 强激光与粒子束 23 2687]

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-21
  • 修回日期:  2015-10-25
  • 刊出日期:  2016-02-05

激光尾场加速电子的密度梯度注入的解析处理

  • 1. 中国科学技术大学近代物理系, 合肥 230026
  • 通信作者: 王晓方, wang1@ustc.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11375194)资助的课题.

摘要: 在激光尾场加速电子的机理中, 引入适当的密度梯度容易实现并控制电子注入到等离子体波中实现加速. 迄今对密度梯度注入的理论研究主要采用粒子模拟. 本文发展了一种解析处理密度梯度注入的方法, 分析了密度下降区域中电子的注入和加速. 给出了一维密度梯度中电子注入发生的条件, 采用哈密顿力学得到了线性条件下密度梯度区的电子相空间分界线(separatrix); 讨论了密度梯度区电子注入的时间对电子进入密度均匀区持续加速的影响. 用粒子模拟验证了分析结果.

English Abstract

参考文献 (14)

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