Investigation of Staged Laser-Plasma Acceleration

این پایان‌نامه شروعی جدید و هیجان‌انگیز برای شتاب‌دهنده‌های پلاسمای لیزری (LPAs) برای توسعه بیشتر به سمت نسل بعدی شتاب‌دهنده‌های فشرده با انرژی بالا ایجاد می‌کند.

طراحی، نصب و راه‌اندازی یک راه‌اندازی آزمایشی جدید. در LBNL نقش مهمی ایفا کرد و از طریق سه جزء حیاتی به تفصیل شرح داده شد: تولید پرتو الکترونیکی، انعکاس پالس های لیزر با آینه پلاسما و برانگیختگی بیدار بزرگ زیر آستانه تزریق الکترون.

پالس هایی با حداکثر توان 40 TW. سیستم لیزر به یک پالس 25 TW و یک پالس 15 TW تقسیم شد. پالس اول برای تولید پرتو الکترونیکی در ماژول اول و پالس دوم برای تحریک بیداری در ماژول دوم برای شتاب دادن به پرتو الکترونیکی استفاده شد. در نتیجه، تولید پرتو الکترونیکی قابل اعتماد و برانگیختگی بیدار کارآمد لازم برای شتاب مرحله‌ای به طور مستقل نشان داده شد.

این آزمایش‌ها پایه و اساس آزمایش‌های مرحله‌بندی آینده را در سطح توان حداکثر ۴۰ TW ایجاد کرده‌اند.

This thesis establishes an exciting new beginning for Laser Plasma Accelerators (LPAs) to further develop toward the next generation of compact high energy accelerators.

Design, installation and commissioning of a new experimental setup at LBNL played an important role and are detailed through three critical components: e-beam production, reflection of laser pulses with a plasma mirror and large wake excitation below electron injection threshold.

Pulses from a 40 TW peak power laser system were split into a 25 TW pulse and a 15 TW pulse. The first pulse was used for e-beam production in the first module and the second pulse was used for wake excitation in the second module to post-accelerate the e-beam. As a result, reliable e-beam production and efficient wake excitation necessary for the staged acceleration were independently demonstrated.

These experiments have laid the foundation for future staging experiments at the 40 TW peak power level.