项目名称: 超短超强激光驱动的高亮度Betatron辐射光源

项目编号: No.11334013

项目类型: 重点项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 陈黎明

作者单位: 中国科学院物理研究所

项目金额: 320万元

中文摘要: 针对目前大型同步辐射光源加速梯度较小、时间尺度较长等科学问题,利用超短超强激光驱动的等离子体尾波加速极高的加速梯度(GV/cm)和微米量级的伴生“等离子体波荡器”,产生高度准直、具有飞秒时间分辨、峰值亮度达10^24 phs/s/mm2/mrad2/0.1%BW的高能(10-100keV)台面Betatron辐射光源,以满足生物和材料科学等领域的超快应用需求。目前基于“气体”电子加速产生的辐射源虽有发展,但稳定性差、总流强低。这是由于气体的低密度和激光传输的不稳定性决定的。计划利用200TW超短脉冲与团簇进行电子加速来增强Betatron辐射,相互作用中激发的通道电子回旋共振在辐射激发中具有独特的优点:稳定可控的等离子体通道;高效的注入和加速将产生nC量级大电荷量的GeV高能电子;电子运动具有大的波荡振幅。这些特质都利于提升Betatron辐射的品质。最后在此基础上探索新的XFEL方案。

中文关键词: 飞秒激光;Betatron辐射;x射线;电子加速;团簇

英文摘要: Concerning scientific problems about limited acceleration gradient and long pulse duration in large size synchrotron radiation sources, we plan to produce highly collimated, peak brightness reaches 10^24 phs/s/mm2/mrad2/0.1%BW and high energy (10-100keV) table-top betatron radiation source, by using ultrashort intense laser-driven plasma wake-field with ultra-high acceleration gradient (GV/cm) and micro-meter plasma undulators. This new radiation source is fit for the ultrafast application requirement in biological and material sciences. But now, even there are some progress in gas-based-acceleration radiation, it is unstable and the total flux is low. These disadvantages are ascribe to low density of gas and the instability of laser propagation in gas plasmas. We plan to enhance the betatron radiation by using laser-driven cluster acceleration. There are many unique advantages in radiation stimulation during the betatron oscillation in laser-cluster interactions: stable and controllable plasma channel, effectively injection and acceleration to generate nC order high charge and GeV energy energetic electron beam, large oscillation amplitude of electron. These unique characters are benefit for improving the quality of betatron radiation. Finally, we plan to explore the new concept of laser-driven X-ray free electron lasers (XFEL).

英文关键词: fs laser;betatron radiation;x-ray;electron acceleration;cluster

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