本文關(guān)鍵詞：激光尾場加速電子的密度梯度注入的解析處理，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光尾場加速電子,能夠提供高于100 GeV/m的加速梯度,有望在不遠的將來實現(xiàn)臺面型電子加速器。近年來,隨著啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展,超短超強激光脈沖尾場加速電子的研究在實驗、理論方面取得重大進展。在激光尾場加速電子的機制中,電子注入是關(guān)鍵之一,為得到單能性、準直性更優(yōu)、電量更大的電子束,各具特色的注入方案被提出。在各種注入機制中,利用等離子體密度梯度更容易實現(xiàn)并控制電子注入,且密度梯度注入得到的電子束能散相對較低,而對密度梯度注入的研究卻還主要在實驗和模擬上。本文用解析方法,研究了梯度區(qū)域電子的注入和后續(xù)加速,主要工作有：一、由密度不均勻的等離子體中的尾場相速度變化,給出了線性條件下梯度區(qū)域注入的電子能量閾值與等離子體參數(shù)的條件關(guān)系。梯度區(qū)域電子注入的閾值依賴于密度梯度參數(shù),密度下降區(qū)域的電子注入閾值明顯低于自注入的閾值,而且隨激光脈沖的傳播逐漸降低。并且發(fā)現(xiàn),線性下降的密度梯度區(qū)域,電子注入發(fā)生的位置靠近密度梯度區(qū)域與加速區(qū)域相接的位置。二、確定線性條件下梯度區(qū)域的電場并與粒子網(wǎng)格模擬結(jié)果比較,以保證線性近似的合理性。依據(jù)密度梯度區(qū)域的線性電場得到相應(yīng)的背景電子的震蕩運動和激光尾場相速度隨時間的變化。在確定的激光和等離子體參數(shù)下,獲得了精確的注入位置和注入時間。相比于梯度注入的其他理論研究,本文的理論分析更為清晰合理,給出了電子注入的詳細動力學過程。三、把哈密頓力學分析應(yīng)用在梯度區(qū)域的電子注入,得到梯度區(qū)域和加速區(qū)域的相空間分界線(separatrix)。以此分析電子在梯度區(qū)域的注入和后續(xù)加速,解釋電子獲得持續(xù)加速需要的條件是電子進入加速區(qū)域時的能量高于此時相空間分界線的下限。四、粒子網(wǎng)格模擬密度梯度注入,并跟蹤電子運動軌跡。梯度區(qū)域的注入電子的軌跡結(jié)合電子進入加速區(qū)域時的相空間分界線驗證了上述理論分析的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：電子注入 密度梯度 等離子體波
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O53
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 激光尾場加速電子概述11-12
• 1.2 尾場加速電子的各種機制12-16
• 1.2.1 激光尾場加速電子中各種注入機制12-14
• 1.2.2 激光尾場加速電子器的加速過程14-16
• 1.3 論文選題背景及內(nèi)容安排16-17
• 參考文獻17-19
• 第2章 密度梯度注入的進展19-27
• 2.1 密度梯度注入機制的提出19
• 2.2 密度梯度注入的進展19-24
• 2.2.1 密度梯度注入的理論與模擬20-22
• 2.2.2 密度梯度注入的實驗進展22-24
• 2.3 密度梯度注入的前景24
• 參考文獻24-27
• 第3章 密度梯度注入的理論分析27-35
• 3.1 密度梯度區(qū)域電子注入閾值的解析討論27-29
• 3.2 密度梯度區(qū)域的注入電子動力學分析29-34
• 3.2.1 密度梯度區(qū)域的電場分析29-30
• 3.2.2 背景電子注入的動力學過程30-32
• 3.2.3 注入電子在加速區(qū)域的持續(xù)加速32-33
• 3.2.4 密度梯度區(qū)域非線性等離子體波處理33-34
• 3.3 本章小結(jié)34
• 參考文獻34-35
• 第4章 粒子網(wǎng)格模擬與驗證35-41
• 4.1 注入電子的兩種后續(xù)加速35-38
• 4.1.1 激光強度低時的密度梯度注入35-37
• 4.1.2 a_0=1時兩種密度梯度注入電子37-38
• 4.2 模擬中其他結(jié)果介紹38-39
• 4.3 本章小結(jié)39
• 參考文獻39-41
• 全文總結(jié)及展望41-43
• 附錄 VORPAL模擬激光等離子體的部分參數(shù)43-45
• 致謝45-47
• 在讀期間參加的研究課題及取得的學術(shù)成果47

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本文編號：384077