2パルス衝突による安定高品質電子ビーム発生

Stable high quality electron beam generation using 2 laser pulses

小瀧 秀行; 益田 伸一*; 神門 正城; 大東 出; 林 由紀雄; Koga, J. K.; 近藤 修司; 金沢 修平; 本間 隆之; 中島 一久; Bulanov, S. V.

Kotaki, Hideyuki; Masuda, Shinichi*; Kando, Masaki; Daito, Izuru; Hayashi, Yukio; Koga, J. K.; Kondo, Shuji; Kanazawa, Shuhei; Homma, Takayuki; Nakajima, Kazuhisa; Bulanov, S. V.

高強度レーザーで励起されるプラズマウェーク場によって小型の高品質電子ビーム源をつくることが可能となる。しかし、1パルスの場合、電子のトラップと加速を同一のレーザーパルスで行うため、安定領域が非常に狭く、電子の発生が不安定になってしまう。そこで、2パルス衝突型の高品質電子ビーム発生を行った。これに関しての理論解析と粒子シミュレーションにより、一致した結果が得られ、2パルス衝突による安定な高品質電子ビーム発生を示した。発生電子ビームのパルス幅は、ウェーク場により圧縮されるため、10フェムト秒以下の超短パルス電子ビームの生成が可能となる。これらの結果を元に、3TW, 70fsのチタンサファイアレーザーを用いて、衝突角45での2パルス衝突での高品質電子ビーム発生実験を行った。この実験により、2パルス衝突での15MeVの高品質電子ビーム発生に成功した。2パルスの使用により、ウェーク場への電子トラップと加速とが分離でき、レーザーやプラズマ密度等のパラメーターを最適化することにより安定な高品質電子ビーム発生が可能であることを示した。

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