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宽带光代使用激光韦克菲尔德加速器和作用

使用超强烈的激光脉冲激发等离子体波与相对论相速度是一个紧凑的粒子加速器的发展路线。

Quasi-monoenergetic电子束能量从0.1到1 GeV可靠地生成[1,2]。此外,这些紧凑的粒子加速器是强烈的x射线的来源与峰值光彩与“第三代”同步加速器[4]。电子在激光驱动的韦克菲尔德不仅有强烈的加速电场也强烈关注领域,迫使它们横向摆动在所谓的“电子感应加速器轨道”[3]。脉冲是完全同步驱动激光脉冲;生成的x射线的持续时间顺序脉冲持续时间的[5]。这些独特的性质提供机会在固体超快过程进行调查或温暖的致密物质使用飞秒x射线衍射或时间分辨吸收光谱(NEXAFS / EXAFS)。

示意图的生产的短脉冲x射线电子感应加速器在等离子体振荡

图1的示意图短的生产由电子感应加速器x射线脉冲振荡在等离子体

这种类型的x射线源都是基于相对论电子的电子感应加速器振荡laser-produced等离子体波。大量的这些电子被捆绑在一起的交互与驱动磁场。每个群内电子加速纵向传播脉冲。此外他们经历横向波中的静电场,就像快速电子同步加速器内经历周期性的磁力。横向加速度导致电子感应加速器振荡。结果是一个平行束宽带辐射x射线范围,释放在飞秒脉冲长度。谱和最大可实现光子能量是由激光和气体参数。

实验装置的检测和表征电子感应加速器辐射laser-plasma-interaction他煤气灯的火焰

图2实验装置的检测和表征电子感应加速器辐射laser-plasma-interaction他煤气灯的火焰

设置

驱动激光,JETI激光系统研究所的光学和量子电子学在耶拿是一个多级CPA系统,基于一个掺钛蓝宝石,排放在800纳米中心波长。

脉冲能量0.7 J 30 fs的持续时间被用于这些实验。这对应于峰值强度在目标略高于1018 W / cm²。激光聚焦到超音速氦气体喷流(图2)。光谱测量激光加速电子的偏转电子0.5 T永磁到lanex屏幕(图2所示)。发射的x射线CCD记录。这个计划允许研究者相关电子的能谱与发射光子的能量单发射击实验。

为了描述发射的x射线大面积backilluminated CCD (iKon-L DO936NMW-BN)使用。薄的过滤器被放置在前面的CCD阻止辐射低于1 keV。相机校准了单光子事件光谱从定义良好的古典x射线源。计算数量的单一事件分配给一个光子的能量特征。小的像素大小(13.5 x 13.5μm²)允许合理的决议,而邻近的分离事件仍然是可能的。

空间分辨率和高动态范围可能是有用的在确定源的空间几何性质,例如通过投射阴影图像的线的直径到芯片上。以这种方式确定源是直径小于14μm。

测定x射线源的大小通过评估影子扔窄线投射在CCD

图3 x射线源的大小的确定通过评估影子扔窄线投射在CCD

实验结果

到目前为止,超过10000单已在此设置拍摄图像。从一个图像一个典型的x射线源的频谱可以重建。结果如图4所示。10 keV能量的光子,周围频谱最大值2凯文。低能截止的传输是由使用过滤器。占反褶积滤波函数,与模拟结果一致的相当好。

总结与展望

第一次实验已经成功地证明了宽带的一代电子感应加速器辐射光子能量的几个凯文。在未来,密度的等离子体将追究产生x射线光子与更高的能量。长远的目标是使用beatron辐射超快时间分辨吸收光谱。这项工作资助的子项目SFB Transregio 18。

4 x射线光谱电子感应加速器的来源

图4 x射线光谱电子感应加速器的来源

感谢:

迈克尔•施耐尔光学和量子电子学研究所
耶拿大学Gerrmany

[1]Leemans et al, 696 (2006) Nat。
[2]Kneip et al ., PRL 103、035002 (2009)
[3]Rousse et al ., PRL 93 (2004)
[4]Kneip et al ., PRL 100、105006 (2008)
[5]K。助教港区et al .,。等离子体,080701 (2007)

日期:N /一个

作者:和或

类别:应用注释

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