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Bright betatron x-rays generation from picosecond laser interactions with long-scale near critical density plasmas

机译：明亮的Betatron X射线从PicoSecond激光相互作用产生，与临界密度等离子体附近的长尺

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Our previous experimental and three-dimensional (3D) partide-in-cell (PIC) simulation results demonstrated that a well-directed electron beam with space charge of about μC and maximum energy of 100 MeV can be generated via a sub-petawatt, picosecond laser pulse interacting with a long-scale near-critical-density plasma. Effective laser energy coupling into hot electrons occurs in the presence of strong self-generated quasistatic electric and magnetic fields that confine fast electrons in relativistic ion channels. Here, we report results of 3D PIC simulations, which show that this direct laser accelerated electron beam can work as a compact high-brightness source of x rays. The relativistic electrons make betatron oscillations in the transverse fields of the ion channel and emit a bright broadband x-ray radiation with the critical energy of about 5 keV. Due to the huge number of accelerated electrons, our simulation shows that with a picosecond, 20 J laser pulse, an x-ray spectrum with a photon number of 7 × 10~(11) (＞1 keV) can be generated, resulting into a peak flux of 2 ×10~8 photons/eV and a brilliance of 3.3 × 10~(20) photons/s/mm~2/mrad~2/0.1%BW.
机译：我们以前的实验和三维（3D）辅助电池（PIC）仿真结果表明，通过Sub-PETAWATT，PICOSECOND可以产生具有约μC的空间电荷和100 MEV的最大能量的良好引导的电子束激光脉冲与长刻度近临界密度等离子体相互作用。有效的激光能量耦合到热电子中发生在强大的自成的Quasistatic电场存在中，该电磁场限制在相对论的离子通道中的快速电子。这里，我们报告3D PIC模拟的结果，表明该直接激光加速电子束可以作为X射线的紧凑高亮度源。相对论电子在离子通道的横向场中制造β振荡，并发出明亮的宽带X射线辐射，其临界能量为约5keV。由于加速的电子数量巨大，我们的仿真显示，通过PICOSECOND，20 J激光脉冲，可以产生具有7×10〜（11）（> 1kKV）的光子数的X射线光谱，从而产生峰值通量为2×10〜8光子/ EV和3.3×10〜（20）光子/ s / mm〜2 / mrad〜2 / 0.1％BW的亮度。

著录项

  • 来源
    《Applied Physics Letters》 |2021年第13期|134102.1-134102.5|共5页
  • 作者

    X. F. Shen; A. Pukhov; M. M. Guenther; O. N. Rosmej;

  • 作者单位

    Institut fuer Theoretische Physik I Heinrich-Heine-Universitaet Dusseldorf 40225 Duesseldorf Germany;

    Institut fuer Theoretische Physik I Heinrich-Heine-Universitaet Dusseldorf 40225 Duesseldorf Germany;

    GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH Planckstr.1 64291 Darmstadt Germany;

    GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH Planckstr.1 64291 Darmstadt Germany Helmholtz Forschungsakademie Hessen fuer FAIR (HFHF) Campus Frankfurt Max-von-Laue-Strasse 12 60438 Frankfurt am Main Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
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