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論文

Electron optical injection with head-on and countercrossing colliding laser pulses

小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; 亀島 敬*; 福田 祐仁; 本間 隆之; Ma, J.*; Chen, L. M.*; et al.

Physical Review Letters, 103(19), p.194803_1 - 194803_4, 2009/11

 被引用回数:50 パーセンタイル:11.24(Physics, Multidisciplinary)

A high stability electron bunch is generated by laser wakefield acceleration with the help of a colliding laser pulse. The wakefield is generated by a laser pulse; the second laser pulse collides with the first pulse at 180$$^{circ}$$ and at 135$$^{circ}$$ realizing optical injection of an electron bunch. The electron bunch has high stability and high reproducibility compared with single pulse electron generation. In the case of 180$$^{circ}$$ collision, special measures have been taken to prevent damage. In the case of 135$$^{circ}$$ collision, since the second pulse is counter-crossing, it can not damage the laser system.

口頭

レーザー衝突型電子入射によるレーザー加速電子ビームの安定化

小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; 亀島 敬; 福田 祐仁; 本間 隆之; Ma, J.*; Chen, L. M.*; et al.

no journal, , 

高強度レーザーとプラズマとの相互作用により生成したプラズマ振動中の電場(ウェーク場)によって荷電粒子を加速する「レーザー加速」により、パルスで低エミッタンス(指向性が高い)の電子ビームを短い加速距離で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。これを解決するため、衝突角45度及び0度(完全正面衝突)での2パルス衝突による安定な高品質電子ビーム発生「光電子入射(オプティカルインジェクション)」を行った。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。

口頭

Improvement of the stability of laser accelerated electron bunch using counter-crossing and head-on laser pulses

小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; 亀島 敬; 福田 祐仁; 本間 隆之; Ma, J.*; Chen, L. M.*; et al.

no journal, , 

In order to generate a stable high-quality electron beam, optical injection by collision of two laser pulses is proposed. We succeeded a monoenergetic 134 MeV electron beam generation by the optical injection in a head-on laser pulses configuration. The experiments were carried out by the perfect head-on collision, which has problems to the backward laser light toward the laser system and the extraction of the generated electron beam. The counter-crossing injection, which is a realistic setup for applications, by two sub-relativistic laser pulses collision with the colliding angle of 45 $$^{circ}$$ is demonstrated. The collision of two laser pulses generates a high-quality electron beam with high repeatability. The generated monoenergetic electron beam has 14.4 MeV of the peak energy, 10.6% of the energy spread, 21.8 pC of the charge, 1.6 $$pi$$ mm mrad of the normalized emittance, and 47.4% of the repeatability.

口頭

レーザー加速電子ビームの安定性の向上とそのコントロール

小瀧 秀行; 森 道昭; 神門 正城; 林 由紀雄; 川瀬 啓悟; 本間 隆之; Koga, J. K.; 大東 出; 亀島 敬*; 福田 祐仁; et al.

no journal, , 

レーザー加速にて生成した電子ビームを応用に利用するためには、安定でコントロール可能である必要がある。安定な電子ビームの生成のため、2レーザーパルス衝突レーザー加速及び多価イオン電離を用いたレーザー加速を行った。これらの方法により、レーザー加速電子ビームの安定化の向上に成功した。多価イオン電離により安定化した電子ビームを用いて、生成電子ビームコントロールを行った。まず、ガスジェットの位置のコントロールにより、電子ビームの方向のコントロールを行った。ガスジェット位置のコントロールにより、電子発生方向の制御に成功した。次に、電子ビームのプロファイルコントロールを行った。レーザーの偏光のコントロールにより、電子ビームプロファイルの制御に成功した。電子ビームがレーザー中にいる場合、レーザー電場の力を受けているため、レーザー電場と垂直方向にエネルギー分解すれば、この電子のシフトが見える。レーザー電場による電子振動のデーターの半値全幅は1.5周期であり、この電子振動がレーザー電場によるものとすれば、4fsのパルス幅であると見積られる。

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