新型激光粒子加速器有望不久问世

美国科学家Tomas Plettner近日宣称，他和斯坦福大学、斯坦福线形加速器中心（SLAC）的同事一起，用一种波长800nm的商用激光调节真空中运行的电子的能量，获得了和每米递减4000万伏的电场一样的调制效果。这一技术有望发展成新型激光粒子加速器，用来将粒子加速到Tev（万亿电子伏）的量级。     

强激光超短脉冲对电子直接加速

论证了激光加速带电粒子的新机制。与锐聚焦配合使用强激光超短脉冲时,加速度由光压力和具有同一方向的电场纵向分量决定。表明,(现时的)一定参数的激光可将电子加速到ε-1GeV,可与“巨大”加速器达到的能量相比。在这种情况下(与文献讨论方案不同),加速对场的初始相位不敏感,可加速低速电子,并解决加速电子由场内引出的问题。     

从太赫兹波到光波驱动的集成电子加速器研究进展

粒子加速器极大地推动了近代科学的发展。目前成熟的射频加速方案受限于不足100 MV/m的加速梯度，面临造价高、占地面积广、建设周期长等挑战，同时也限制了其在一些领域的应用和推广。因此，寻求新型的电子加速技术已成为加速器领域的重要研究方向。在更高频率的太赫兹和光频波段，太赫兹波导加速和电介质激光加速技术能够提供高达GV/m量级的加速梯度，近年来已相继实现了对非相对论和相对论电子的加速及相空间操控（如脉宽压缩、空间聚焦等），并演示了级联加速方案，为实现小型化的集成加速器奠定了基础。未来，集成加速器有望在实验室范围实现大型射频粒子加速器的功能，并引起物理、化学、生命科学、医学等多学科领域的突破。为更好地把握集成电子加速器的发展，梳理了从太赫兹波到光波驱动的电子加速研究进展，介绍了相干电子源和束流控制的相关技术，并进一步展望了新型集成加速器的研究和应用。     

飞秒强激光与低密度等离子体相互作用原初过程的实验研究

近年来随着啁啾脉冲放大（ＣＰＡ）技术的应用,激光器件有了长足的发展,系统地研究超短超强激光与等离子体相互作用中等离子体波的产生机制和发展过程,对理解基于等离子体波的电子加速机制和实现等离子体波电子加速器有重大意义． 我们的激光源为太瓦超短超强激光装置（脉宽为 ４５ ｆｓ,输出功率为 ２×１０１２ Ｗ）,采用离轴抛物面镜为聚焦镜,真空焦斑宜径小于２０ｕｍ　,聚焦功率达到 ５×１０１７ Ｗ／Ｃｍ２,我们在电磁气体阀的基础上设计加工了毛细管靶．激光聚焦于真空靶室内毛细管入口,由脉冲延时器控制激光、喷气和数据…     

相对论性等离子体与激光尾流场加速电子中的非线性光学

将一束峰值功率为大瓦级的激光聚焦射入气体喷口，会产生电子等离子波。由于拉曼前向散射作用，可将电子加速相当高的速度。在一定条件下，电子束中央会出现一个空洞，这表明其中等离子体的电子有可能被排斥出。同时还介绍了几种正在研究的激光加速器。     

电子直线加速器加速系统制造技术的研究

本文基于工作实践了,分析了目前电子加速器加速系统在制造时的技术要求,并着重介绍了电子直线加速器加速系统中重要部件的制造技术,如加速管的制造技术、聚束管的制造技术以及耦合器的制造技术。希望有关人员加以借鉴和参考,从而对电子直线加速器加速系统制造技术进行更加深入的研究,从而探讨出更加完善的制造方案,推动整个电子直线加速器的应用进程。     

真空紫外和X射线自由电子激光器

直线加速器的最新进展，激光驱动低发射度电子枪的新发展和超高精度长摆动器的可行性，开创了以自放大自发辐射（SASE）为基础建立单程自由电子激光器（FEL）的可能性。这种自由电子激光器有可能在真空紫外和X射线区提供极强，偏振、超短脉冲的辐射。除了它们的高峰值亮度和平均亮度，光子能量的可调谐性和辐射的横向相干性都将使这种自由电子激光器成为无可匹敌的光源。关于真空紫外和X射线自由电子激光器世界范围的几项课题已经启动。汉堡德国电子同步加速器（DESY）的真空紫外自由电子激光器（VUV-FEL）上，首次在真空紫外区观察到激光发射。讨论了以自放大自发辐射为基础的自由电子激光器工作原理及元件；提出了克服统计起伏和增加纵向相干性的方案，给出了与这种自由电子激光有关的基础研究和应用研究例子。     

超高强度激光试验

激光的应用范围很广 ,因此一直受到研究人员的关注。日本东北大学原子核物理学研究所的研究人员成功地进行了获取超高强度激光的试验。当速度接近光速的电子在强磁场中被改变行进方向时 ,就会产生激光。通常 ,射出光的强度同电子的数量成正比 ,电子的数量越多 ,激光就越强。但电子密度的增大与电子数的平方成正比。研究人员根据这个原理 ,着眼于通常直线加速器中呈块状的电子 ,这种直线加速器是用来向圆形加速器输送电子的。研究人员利用从 60 m长的直线加速器中出来的电子进行实验 ,通过磁力改变在这里被加速的电子的行进方向并进行测定。…     

相对论电子在高斯激光场中的加速

为了研究激光电磁场对真空中电子的作用,从洛伦兹方程出发,得出了电子运动轨迹,实现了激光场对电子的加速。继而由运动电子产生的流密度,得到了电子的辐射能量谱,分析了相对论电子的辐射特点。结果表明,高斯激光场对真空中电子有很好的加速效果,最大轴向速度可达0.9c。     

苏联研究电子回旋加速器驱动的自由电子激光器

苏联新西伯利亚的科学家正在进行同步加速辐射研究。他们采用四台同步加速器，输出能量在450兆电子伏到6千兆电子伏之间。此外，他们还设想用经特殊设计的谐振腔获得相干同步加速辐射。美国也宣布在国家标准局建造类似的电子回旋加速器驱动的自由电子激光设施的计划。     

由激光束供能的电子加速器的一些参量

本文估计了由激光束供能的电子线性加速器的下述参量：用于加速的轴对称电场强度，电子的动能，及两者与激光功率的关系。     

等离子体加速器继续发展

伦敦帝国学院的Karl Krushelnick小组把高功率激光聚焦到氦喷气束内,将电子加速至300MeV,较以往的能量提高三个数量级。然而他们发现,当激光能量增加时,电子加速的机理改变。要把粒子加速至吉电子伏范围,常规加速器的长度必须几百米或更长。激光产生等离子体可成为下一代台式加速器的基础,因为它     

激光尾波场电子加速及新型辐射源（特邀）

受益于超短超强激光技术的持续迅猛发展,飞秒强激光为人类提供了全新的实验手段与极端的物理条件,使激光物质相互作用进入到一个极端非线性的强场超快新范畴,催生了大量新原理、新现象,推动了技术变革。飞秒强激光驱动的等离子体尾波场加速原理是一种具有超高加速梯度的粒子加速新原理,该技术的加速梯度可达100 GV/m,相比于传统射频加速器提高了3个数量级以上,可在厘米量级的加速长度内获得GeV量级的高品质高能电子束,极大地降低了加速器的成本,为发展新一代粒子加速技术和新型超快辐射源提供了新机遇和新途径。从飞秒强激光驱动等离子体尾波场中的电子注入、能量啁啾控制和高品质电子束产生以及基于高品质电子束的betatron X射线辐射、高能伽马射线和小型化自由电子激光这几个方面介绍了激光等离子体尾波场电子加速的若干主要研究进展,并对未来进行了展望。     

一种基于半导体激光器的电子加速方法

介质激光加速器是一种高梯度微纳结构的加速器,是未来加速器小型化的重要技术方向之一。本文提出了一种基于半导体激光器的介质激光加速器方案。在此种方案中,加速光栅位于谐振腔内部,省去了高功率激光耦合至加速光栅的外部光路,为介质激光加速器的级联提供了一种新的思路。文中着重研究了加速结构对谐振腔内部场分布的影响,给出了谐振腔场横向截面分布的仿真结果,阐述在该结构中采用高斯光束激励时电子束加速相位匹配的问题,研究了制备精度误差对场分布的影响,最后给出了对加工精度误差的最低要求。     

激光远场直接探测系统探测器阵列靶板的设计

设计了一种激光远场直接探测系统,对系统中的两个关键问题进行了讨论,一、在探测 器阵列靶板尺寸的确定问题上讨论了激光的衍射效应和大气湍流的影响;二、在探测器阵列靶板分辨率的确定问题上讨论了激光的衍射效应和大气湍流的影响;对第二问题讨论了对其有影响的三个方面:大气湍流引起激光碎斑尺寸,由采样定理决定的空间采样率,由阵列探测器的频谱函数引起的损失。这些影响都是在设计时必须予以充分考虑的因素。     

真空紫外区域横激励Η2激光器的振荡特性

平板布卢姆茱因系统用于激励靠近160亳微米的真空紫外光谱区的分子氢激光器。运用瞬态电路理论，对真空紫外激光作用所必需的快速、高功率放电泵浦的基本特性作了讨论。改变气体压力和传输线的特性阻抗时，用分光学方法测定了激光光谱和输出能量。对于分子氢激光器的运转，要求所用电场与气体压力的比值E/p较高 (大于500伏/厘米·托），最好选择具有0.2欧-米左右的较高特性阻抗的传输线。根据测得的激光线强度与氢气压力的关系，认为上激光能级会由于电子密、度高产生碰撞而引起粒子数减少，尤其是对于具有较长辐射寿命的那些能级诸 如(7~13）振动跃迁更是如此。     

媒体扫描

激光衍射电子众所周知的卡皮扎-狄拉克效应被预言近70年之后，首次用光来衍射相干电子。采用高功率新型激光和强光可使观测物质的波和粒子特性成为可能。内布拉斯加州大学的HermanBatelaan及其同事希望利用该效应建立一个电子干涉仪，其灵敏度比基于光的现有装置高1万倍。1933年卡皮扎和狄拉克预言驻光波将充当“光栅”衍射电子。但光与电子的相互作用很微弱，早期尝试检测相干电子衍射的失败是因为可利用的光源太弱。为了形成光栅，Batelaan及其同事引导两束高功率脉冲激光相向传播产生几毫米长的驻波。波纹的最大间距266nm，是激光波长…     

用于光束传能的静电加速自由电子激光器

本文提出使用静电加速自由电子激光器来产生高强度、连续、单模激光辐射的方案，如ＳＥ－ＬＥＮＥ工程所设想的那样用于空间高功率光束传能，利用目前静电加速器技术以及首先为圣巴巴拉加州大学自由电子激光器开发的电子枪和电子收集器光束恢复技术，来讨论两种基本自由电子激光器构造。     

非相对论强激光在等离子体中的传播特性

强激光脉冲在完全电离的等离子体中的传输特征是激光与等离子体相互作用的一个热点课题,它对激光驱动的等离子体加速器、Ｘ射线激光器、惯性约束核聚变等都具有重要影响．事实上,在强激光的很多实际应用中,人们希望激光在尽可能长的传播距离内保持足够的强度．例如在激光驱动的等离子体加速器中,电子获得的能量与加速距离成正比,因而尽可能地增加激光的传播距离成为激光加速的关键． 等离子体中电子密度分布决定其折射率,而折射率决定了激光的传播特性．另一方面,由于有质动力的存在,等离子体中的电子密度又受到激光场空间分布的影…     

拍瓦激光的惊人本领

拍瓦强激光束可使原子核产生反应以击碎原子。由激光加速的电子以近光束运动与金箔靶的原子核碰撞，产生γ射线，可把其他金原子核的中子击出，使金元素变为铂之类元素。γ射线也可以驱动处于金后面的铀层，使铀核分裂为较轻的元素。在拍瓦激光面世前，所有这些效应都只能在粒子加速器或核反应堆内才能发生。