Laboratoire d'Optique Appliquée

Date

Juin 22 2022
Expiré!

Heure

10 h 30 min

Génération et contrôle de faisceaux d’électrons de haute qualité à l’aide d’accélérateurs WakeField à plasma laser (LWFA)

L’injection de choc dans les accélérateurs à plasma pilotés par laser (LWFA) s’est avérée être une approche élégante et efficace pour générer des faisceaux d’électrons de haute qualité. Pourtant, la charge des faisceaux produits est encore limitée à des dizaines de pc, réduisant ainsi son utilisation pour une plus large gamme d’applications. La possibilité de générer des faisceaux de haute charge en gardant une bonne qualité reste à explorer. De plus, malgré des études antérieures axées sur des processus physiques distincts tels que, par exemple, les chargements de faisceau, la force de défocalisation répulsive et l’évolution du laser, une étude plus générale des paramètres de densité de plasma sur les paramètres finaux du faisceau est nécessaire.

Dans cette recherche, des simulations PIC sont effectuées pour étudier les possibilités d’améliorer les paramètres de densité du plasma avec choc (le rapport de densité, la longueur de la rampe de descente et la position de la rampe de descente) pour produire des faisceaux d’électrons de haute qualité et à haute charge dans la gamme d’énergie des centaines de MeV.

Nous comprenons que la distribution longitudinale du courant de faisceau joue un rôle important dans la charge de faisceau injectée ainsi que dans les performances énergétiques. Les méthodes de personnalisation sont étudiées.

Figure 1 Deux exemples de spectre d’énergie de faisceau (sous-figure a. et sous-figure b.) correspondant à deux longueurs de descente L. Dans les deux cas, K=2 et 〖Pos〗_d=300μm, seule la longueur de descente change, L=40μm et L= 100μm respectivement. L’évolution de l’énergie du faisceau sur la distance de propagation z peut être vue à partir du spectre d’énergie du faisceau. Plus la région est lumineuse, plus l’énergie diffusée dans la région est faible. Les espaces de phase longitudinale du faisceau pour différentes longueurs de propagation sont représentés dans les figures en médaillon pour mieux illustrer l’évolution de l’énergie du faisceau. Les lignes rouges dans les figures en médaillon de l’espace de phase longitudinale représentent la distribution du courant de faisceau à travers la coordonnée longitudinale.

 

La figure 1 montre les spectres d’énergie de faisceau pour deux distributions de courant de faisceau. L’évolution de l’énergie du faisceau est représentée par une ligne continue rouge et la propagation de l’énergie du faisceau est représentée par des lignes colorées. Pour les deux simulations, les charges des faisceaux injectés sont quasiment égales avec Q = 186 pCs, avec des distributions de courant différentes (lignes rouges dans les figures en médaillon). Notre zone d’intérêt pour les livraisons de faisceaux est celle où se trouve la propagation d’énergie minimale. Pour le cas (a) avec l’énergie de faisceau correspondante et pour le cas (b) avec . Les paramètres de faisceau obtenus sont adaptés aux applications des thérapies électroniques contre le cancer.

Dans cet exposé, les moyens d’obtenir des souhaitables sont également abordés en détail pour des applications potentielles telles que les FEL et les faisceaux de commande pour les PWFA.