激光等离子体尾场中电子加速和自聚焦效应研究

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2、和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日万方数据摘要随着激光技术的飞速发展，人们对于激光技术的研究也是日渐升温，其中激光与等离子体的相互作用便是其中的研究热点之一。本文主要从激光尾波场加速电子和强激光自聚焦两方面对激光与等离子体作用进行研究。文章首先介绍了激光技术和自聚焦的历史发展及重大事件，并对应用激光加速电

3、子技术及PIC模拟方法作了概述。简述了激光与等离子体作用的基本原理，研究了尾波场的产生及电子在尾场中的自注入及加速过程，并对电子密度影响尾波场中被捕获电子的能量规律进行研究，从而得出电子自注入和加速的最佳初始动量和电子密度。并进一步研究了自注入电子的加速及其对尾波场的影响。还介绍了自聚焦产生机制，并对其中重要的概念一自聚焦临界功率进行了重点描述，为研究强激光与密度线性等离子体作用产生自聚焦作铺垫。本文得到的主要结论包括：1．初始静止的电子不能被激光尾波场捕获并加速，而具有一定初始动量的电子容易被激光尾波场捕获

4、并随尾波场向前加速，但是电子初始动量越大电子最终纵向动量越小。所以，根据电子初始动量阈值，电子随尾波场同相加速距离可接近失相长度，从而得到最有效的加速。等离子体密度愈小，电子最终的纵向动量愈大，这符合鲁巍等得到的△E=．、厄而。等离子体密度越低，电子纵向动量增加趋势更加明显。同时，随着密度的减小，尾波场的宽度变大，电子同相加速范围更大，不利于单能电子束的产生。2．当空泡尾波场内没有自注入电子时，静电场的最小值位于尾波场底部。随着鞘层电子的自注入，尾波场的形状将发生变化且空泡尾波场纵向被延长。由于自注入电子束的

5、库仑场梯度和尾波场相反，自注入电子束削弱了尾波静电场。随后的鞘层电子须以较高的初始纵向动量才能自注入到不断演化的空泡尾场中。当电子束自身库仑场大于尾波静电场时，电子束将作为等离子体尾波场的驱动源，进一步加速激光尾场中的高能电子。电子自注入的初始动量阈值p。。随着静电标势丸；。绝对值的减小而增大。3．研究了强激光与密度线性递增分布等离子体的自聚焦效应，得到了介电常数表达式及束腰宽度方程，并通过4阶龙格库塔法进行数值求解。研究结果表明：密度尺度越小，电子密度递增越快，自聚焦效果越明显；激光强度越大，受衍射作用越大

6、，自聚焦效果更差。所得结果对强激光与线性递增等离子体产生自聚焦方案具有理论指导意义。关键词：激光尾波场；自注入；电子加速；等离子体密度；自聚焦万方数据Abs仃actWimt11era_pjddeVel0】呻ent0f】aSer卸hn010弘meresearchoflasertechn0109)，forpeop】eisalso零Dwing；tlleinteractionoft11elaSeraIldplaSmaisoneofmehotresearchtopics．Elec仃Dnaccelerationi11me

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