1、隨著激光技術的飛速發(fā)展.TW激光和飛秒激光的實現(xiàn).超短超強激光脈沖加速帶電粒子的研究也逐步深入。其中.激光驅動等離子體尾波場加速電子的研究是最引人注目的研究熱點之一。近十年來.相關的理論、實驗研究不斷取得突破性進展。目前.激光等離子體尾波場加速電子的機制被認為是最有發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮⌒突_式高能電子加速器的備選機制。
　　 當超短超強激光脈沖與等離子體相互作用.激光脈沖的有質動力擾動電子激發(fā)電子等離子體波.并由電子和離子的電荷分

2、離形成縱向電場.即尾波場。這種尾波場相速度與激光脈沖在等離子體中傳播的群速度相同。當電子通過自注入方式脫離背景等離子體波進入尾波場.就有可能在厘米量級的尺度里被加速到GeV。通過理論分析.并結合PIC(Particle-In-Cell)數(shù)值模擬結果.我們對這種加速機制主要物理過程展開了討論。影響激光等離子體尾波場加速效果的主要有三個主要因素:尾波場強度、電子注入和作用長度問題。其中.針對電子自注入機制中的等離子體波波破注入的兩種形式:橫

3、向注入和縱向注入的物理過程、特點以及與激光參數(shù)之間的關系開展了初步的討論。此外.通過數(shù)值模擬.對通過激光。等離子體相互作用獲得5-20MeV的準單能電子束進行了模擬研究.給出了一些初步可行的實驗參數(shù)。并對激光強度、作用時間長度等因素對加速產(chǎn)生電子團特性的影響開展了初步的分析。
　　 通常.在激光等離子體加速中采用的都是TEM(0,0)模形式的激光.對于在這個加速機制中高階模激光的應用的研究很少。不同模式的激光有不同激光強度分布.

4、并導致了激光有質動力分布的不同。而有質動力是激發(fā)電子等離子體波.形成尾波場的重要因素。我們基于2.5維(2D3V)的PIC程序.仔細研究了TEM(1,0)模激光脈沖在等離子體中激發(fā)的尾波場特性。我們發(fā)現(xiàn)這種尾波場中存在著獨特的電子回流現(xiàn)象?；亓麟娮訕嫵闪艘坏离娮訅?將激光有質動力形成的電子空泡分割成為兩個對稱的電子空泡。通過橫向注入被空泡捕獲的兩束電子束.不同于TEM(0,0)模激光尾波場中的互相纏繞的運動方式.在TEM(1,0)模激光

5、尾波場中有可能被電子墻分離開來.并使它們各自在一個小的空泡中被單獨加速。同時.大量的回流電子提供的附加磁場.與加速電子束提供的磁場相疊加.構成了一個獨特的空泡內空間磁場分布.能對兩個加速電子束提供了一個明顯的電子自聚焦效應。通過這種機制.加速電子束橫向線度由于電子自聚焦提供的很好的壓縮作用.從而最終得到高密度、準單能、橫向發(fā)射度小的出射電子束。這種利用TEM(1,0)激光激發(fā)的尾波場結構以及特殊的電子束流加速機制.是對激光尾波場加速機制