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Short electron bunch generation using single-cycle ultrafast electron guns

机译：使用单周期超快电子枪产生短电子束

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We introduce a solution for producing ultrashort ($ensuremath{sim}mathrm{fs}$) high charge ($ensuremath{sim}mathrm{pC}$) from ultracompact guns utilizing single-cycle THz pulses. We show that the readily available THz pulses with energies as low as $20ext{ }ext{ }ensuremath{mu}mathrm{J}$ are sufficient to generate multi-10 keV electron bunches. Moreover, it is demonstrated that THz energies of 2 mJ are sufficient to generate relativistic electron bunches with higher than 2 MeV energy. The high acceleration gradients possible in the structures provide 30 fs electron bunches at 30 keV energy and 45 fs bunches at 2 MeV energy. These structures will underpin future devices for strong field THz physics in general and miniaturized electron guns, in which the high fields combined with the short pulse duration enable electron beams with ultrahigh brightness.
机译：我们介绍了一种利用单周期THz脉冲从超紧凑型喷枪生产超短（$ ensuremath { sim} mathrm {fs} $）高电荷（$ ensuremath { sim} mathrm {pC} $）解决方案。我们证明，能量低至$ 20 text {} text {} ensuremath { mu} mathrm {J} $的随时可用的太赫兹脉冲足以产生多10 keV电子束。此外，已证明2mJ的太赫兹能量足以产生具有高于2MeV能量的相对论电子束。结构中可能的高加速度梯度在30 keV能量下提供30 fs电子束，在2 MeV能量下提供45 fs电子束。这些结构将为普通和小型电子枪中用于强场太赫兹物理的未来设备奠定基础，其中高场与短脉冲持续时间相结合，可使电子束具有超高亮度。

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