【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)提出了一種“兩束干涉光驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧的周期性電子束”模型，利用兩束飛秒脈沖激光在近臨界密度等離子體靶表面的干涉而產(chǎn)生周期性的電子束梳。相關(guān)成果以 “Generating a tunable narrow electron beam comb via laser-driven plasma grating” 為題發(fā)表于Matter and Radiation at Extremes。
近年，伴隨著激光技術(shù)的迅猛發(fā)展，超短超強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)等離子體產(chǎn)生高能電子束及其在新型輻射源等應(yīng)用領(lǐng)域的研究已成為強(qiáng)場物理的熱點(diǎn)研究問題。基于激光等離子體相互作用產(chǎn)生的電子束具有短脈寬、高密度、低發(fā)散角和較好的單能性等特點(diǎn)，這樣的電子束在醫(yī)藥、材料、生命、超快物理等許多科學(xué)與工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，目前超快束源仍然在可重復(fù)性、穩(wěn)定性等方面亟待發(fā)展。
研究團(tuán)隊(duì)模擬了以一定角度斜入射的兩束相對論強(qiáng)度的飛秒激光照射到近臨界密度等離子體靶，當(dāng)兩束激光在空間內(nèi)重疊時(shí)，會(huì)在橫向產(chǎn)生周期性的干涉場。干涉場的有質(zhì)動(dòng)力將電子排開，形成了高密度的電子峰，聚集在干涉場的波節(jié)處。此時(shí)大而重的離子還沒有來得及響應(yīng)，從而形成了電子等離子體光柵。在電子間的庫侖排斥力及駐波的共同作用下，電子沿激光光軸方向發(fā)射到真空中，產(chǎn)生了納米量級(jí)寬度的電子束梳。該成果提供了一個(gè)納米級(jí)的周期性電子束的產(chǎn)生方案，為未來可調(diào)諧的超窄電子束源的設(shè)計(jì)和發(fā)展提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
圖1. 周期性電子束梳產(chǎn)生的示意圖
圖2. 電子束的時(shí)空演化圖。(a)為電子束開始產(chǎn)生時(shí)的電場分布。(b)-(d)為電子密度在三個(gè)時(shí)刻的空間分布。
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