شتاب موج پلاسمایی الکترون در ساز و کار ifel با ویگلر چهارقطبی و هدایت کانال یونی‏

در این مقاله، شتاب الکترون به وسیلۀ موج پلاسما در ساز و کار عکس لیزر الکترون آزاد (ifel) در حضور میدان مغناطیسی ویگلری چهارقطبی و کانال یونی لیزری، به صورت تحلیلی و عددی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد، افزایش دامنه و طول موج ویگلر چهارقطبی تا یک مقدار بهینه، تاثیرات قابل توجهی بر روی شتاب الکترون و دینامیک نسبیتی آن در کانال یونی لیزری دارد. در حضور مقادیر بهینه شدت و طول موج ویگلر چهارقطبی، شتاب الکترون بیش از 90% نسبت به عدم حضور ویگلر افزایش پیدا می‌کند. علاوه براین، نتایج عددی نشان می‌دهد در صورتی که الکترون‌ها با انرژی جنبشی اولیۀ بیشتری در میدان ویگلری پرتاب شوند، مدت زمان بیشتری در فاز شتاب موج پلاسمایی باقی مانده و انرژی بیشتری از موج دریافت می‌کنند. بنابراین، در یک شتاب دهندۀ لیزر پلاسما، شتاب الکترون و دینامیک نسبیتی آن با استفاده از شدت میدان ویگلری، طول موج ویگلری، و انرژی جنبشی اولیۀ الکترون‌ها قابل تنظیم خواهد بود. نتایج مطلوب مطالعات انجام‌ شده در این حوزه می‌تواند نوید بخش نسل جدید شتاب دهنده‌های پلاسمایی بر اساس ساختارهای ویگلری باشد.

Plasma wave electron acceleration in IFEL mechanism with quadruple wiggler and ion channel guiding

In this paper, the electron acceleration by plasma wave in IFEL mechanism in the presence of a quadruple magnetic field and ion channel guiding effects has been investigated both analytically and numerically. The results illustrate that the increasing of the quadruple wiggler amplitude and wavelength up to an optimum value has considerable effects on the electron acceleration and its relativistic dynamics in laser ion channel. It was found that in the presence the optimum values of quadruple wiggler amplitude and wavelength, the electron energy gain increases more than 90% than that obtained in the absence of the wiggler. Moreover, the numerical simulations reveal that if the electrons are thrown with higher initial kinetic energy into the wiggler field, they can longer remain in the acceleration phase of the plasma wave and gain more energy from the wave. Therefore, it turns out that, in a laserplasma accelerator, the electron acceleration and its relativistic dynamics can be tuned by the wiggler field strength, wiggler wavelength, and initial kinetic energy of electrons. The favorable results of studies in this field can be promising for the new generation of the laserplasma accelerators based on the wiggler structures.