ЦИЭС - xcels

125
В простейшем случае схема ускорения электронов с помощью мощного
лазерного импульса может быть проиллюстрирована Рис. 4.5. В фокусе
параболического зеркала, на которое падает несфокусировнный лазерный импульс,
располагается мишень – газовая струя, создаваемая соплом. При взаимодействии
лазерного импульса с газом, происходит его ионизация передним фронтом
импульса. Основная часть импульса генерирует ускоряющую плазменную структуру.
Захваченные плазменные электроны или электроны, инжектированные извне, могут
ускоряться в такой структуре до больших энергий. Состав газа, форма лазерного
импульса могут меняться, что позволяет управлять параметрами ускоренных
электронов. Данная схема может совершенствоваться и использовать плазменные
каналы, многоступенчатое ускорение, профилирование плазмы и т.д.
Рис. 4.5. Схема эксперимента по лазерно-плазменному ускорению электронов [39]
Как следует из теории самофокусировки [40], для того чтобы дифракция
волнового пучка была подавлена в плазме, его мощность должна быть больше
некоторой величины, так называемой критической мощности самофокусировки
где n – плотность плазмы,
n
P>P c = 0.017 c
n
21
[ТВт] (2.1.1)
n ≈1.3⋅ 10 см -3 – критическая плотность плазмы для
c
лазерного излучения с длиной волны λ = 910 нм. Это условие задает нижнюю
границу плотности плазмы, при которой возможно самоканалирование лазерного
импульса. Например, для мощности одного луча установки 15 ПВт:
15
n> 10 см -3 ,
для суммарной мощности 180 ПВт:
14
n> 10 см -3 . Следует отметить, что это
условие приближенное, поскольку оно получено для бесконечно длинного
лазерного импульса. Помимо дифракции лазерного импульса ускорение
электронов в лазерной плазме также ограничивается дефазировкой электронов
(электроны, двигаясь в плазменной волне, могут попасть из ускоряющей фазы в