激光等離子加速比任何常規電子加速器的占地麵積更小和峰值電流更高，有可能將是下一代緊湊型光源的基礎。為了使激光等離子體加速實用於未來的應用，研究人員開發了一種增加光束穩定性和質量的方法。 研究人員已經表明，為了產生具有小能量傳播的高電荷束，激光等離子體加速器必須在最佳負載條件下運行。

電子加速器是不可或缺的研究工具; 然而，即使這些最小版本的超級顯微鏡也可以是足球場般大小。 如果能創建穩定可靠的電子束，激光加速器可以縮小一些。

據赫爾姆霍茲中心德累斯頓 - 羅森多夫（HZDR）的研究人員稱，將這些加速器縮放至納庫侖範圍可能會產生數百千安普峰值電流，並刺激下一代涵蓋高場太赫茲、高亮度x射線和γ的輻射源 射線源、緊密的自由電子激光器和實驗室尺寸的光束驅動等離子體加速器。 然而，產生這種電流的加速器在波束加載狀態下工作，其中加速電場被注入的束的自場強烈修改，這可能會使關鍵光束參數惡化。

在所謂的靶室中，高性能激光DRACO的光脈衝(chong) 擊中氣體(ti) 噴射。 目的是在短於(yu) 鉛筆寬度的距離上將電子幾乎加速到光速。 圖片由HZDR / F。Bierstedt提供。

研究員Jurjen Pieter Couperus說：“這些較高的電流產(chan) 生足夠強的電自場，以疊加和幹擾激光驅動的波，從(cong) 而扭曲波束。捆綁被拉伸，沒有正確加速。 因此電子具有不同的能量和質量水平。"

為(wei) 了對多個(ge) 正在進行的實驗都有用，每個(ge) 波束必須具有相同的參數。

“電子必須在正確的時間出現在正確的地方，”Couperus說。

研究人員證實，如果采用適當的控製方式，可以使用束流負載效應來提高加速器的性能。 自截斷電離注入能夠在單能峰內(nei) 加載大約0.5納侖(lun) 的電荷。

隨著能量達到平衡，研究人員表明，加速器可以在理論上預測的最佳載荷條件下運行，並且最終的能量分散可以最小化。

“在我們(men) 的實驗中，我們(men) 發現負載約為(wei) 300 picocoulomb的時候條件是理想的。“ 研究人員Arie Irman表示，“如果我們(men) 向波浪添加更多或更少的電子，則會(hui) 導致更廣泛的能量分散，這會(hui) 損害光束質量。”

根據團隊的計算，在理想條件下的實驗將產(chan) 生約50千安的峰值電流。

“更簡單來說，大約隻有0.6千安流過德國高鐵的架空線路。”Couperus說道。

Couperus對他們(men) 團隊打破自己的記錄很有信心，他說：“把我們(men) 的研究結果和激光脈衝(chong) 運用在我們(men) 的高強度激光DRACO可以達到的佩塔瓦範圍內(nei) ，我們(men) 應該能夠生成峰值電流為(wei) 150千安的高質量電流束，這將超過現代大型研究加速器大約兩(liang) 個(ge) 數量級”。

研究人員認為(wei) ，這樣的成就將為(wei) 下一代緊湊型輻射源鋪平前方的道路。


翻譯/Nick
Source: www.photonics.com