Single-bunch transverse emittance growth due to collimator wakefield effects
本文在傍轴近似下重新计算了准直器尾场效应对带电粒子束团发射度的稀释。我们还比较了分析结果与数值模拟考虑的例子准直器结构安装在加速器测试设施2（ATF 2）在KEK
2013-09-03 physics.acc-ph
Mapping charge capture and acceleration in a plasma wakefield of a proton bunch using variable emittance electron beam injection
在AWAKE第一次实验运行的第二阶段（2018年5月至11月）中，使用电子束探测和测试铷等离子体柱中的质子驱动尾场加速。在这项工作中，我们分析了整体的电荷捕获和拍摄到拍摄的再现性质子驱动等离子体尾场加速器与各种电子束注入参数。见证电子束的产生使用的RF枪配备了Cs2Te光阴极照射的可剪裁的超快深紫外（UV）激光脉冲。UV束光学系统的构造使得能够适当的横向束成形和控制其脉冲持续时间、大小和在光阴极上的位置，以及相对于在质子束中播种等离子体尾场的电离激光脉冲的时间延迟。可变光电阴极照明提供了所需的灵活性，以产生具有可变电荷、发射度和注入等离子体柱的轨迹的电子聚束。我们证明了电荷捕获率超过15%（40 pC的GeV加速电荷为385 pC注入电子束）在优化的电子注入条件下。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Emittance Growth Due to Multiple Coulomb Scattering in a Linear Collider Based on Plasma Wakefield Acceleration
替代加速技术目前正在开发中，以实现具有成本效益、坚固、紧凑和高效的解决方案。其中一种技术是等离子体尾场加速，由带电粒子或激光束驱动。但是，必须详细研究潜在的问题。本文推导了见证光束在气体介质中弹性散射时的发射度增长。该模型与数值研究进行了比较。
2014-05-12 physics.acc-ph
Witness electron beam injection using an active plasma lens for a proton beam-driven plasma wakefield accelerator
有源等离子体透镜使用由通过等离子体的放电电流产生的磁场同时在水平和垂直平面上聚焦射束。使用100 T/m数量级的聚焦梯度，可以在短距离内获得5- 10 $μ$ m的光束尺寸。因此，有源等离子体透镜是用于等离子体尾场加速的有吸引力的元件，因为需要极小尺寸的见证电子束注入到等离子体尾场中以最小化发射度增长并提高捕获效率。当驱动电子束和见证电子束共同传播通过有源等离子体透镜时，必须考虑驱动电子束和见证电子束与等离子体之间的相互作用。在本文中，通过粒子模拟，我们讨论了使用主动等离子体透镜的电子束的最终聚焦的AWAKE运行2实验的可能性。证实了质子束团激发的等离子体尾波场的振幅即使在通过有源等离子体透镜后也保持不变。在透镜的等离子体密度斜坡区，见证电子束的发射度迅速增加。然而，当见证电子束具有100 pC的电荷、10 mm mrad的发射度和60 $μ$ m的聚束长度时，其发射度沿有源等离子体透镜的增长并不显著。对于小的发射度，如2毫米毫拉德，发射度的增长被发现是强烈依赖于RMS束的大小，等离子体密度，和多重库仑散射。
2021-12-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Evidence for high-energy and low-emittance electron beams using ionization injection of charge in a plasma wakefield accelerator
利用两个不同长度的锂等离子体源，对等离子体尾场加速器中的电离注入进行了实验研究。用于限制锂的氦气的电离在尾流中注入电子。在加速之后，这些注入的电子在能谱仪上被观察为与驱动束不同的组。它们通常具有数十pC的电荷，几GeV的能量扩展，最大能量高达30 GeV。这组电子的发射率可以比驱动束的初始发射率小许多倍。从一个等离子体长度到另一个的捕获电荷的能量标度是一致的等离子体尾场的井喷理论。
2015-10-06 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Demonstration of Autonomous Emittance Characterization at the Argonne Wakefield Accelerator
本文针对高亮度加速器中束流发射度自动化表征的难题，提出在Argonne Wakefield Accelerator上应用Bayesian Exploration技术，实现了一种仅需有限操作员输入即可快速自主测量束流发射度的即插即用四极透镜扫描工具。
2023-07-27 physics.acc-ph
Narrow bandwidth, low-emittance positron beams from a laser-wakefield accelerator
本文实验演示了具备窄带宽、低发射度和飞秒时长的激光驱动超相对论正电子源，并通过模拟证明其可注入并加速于等离子体尾波场。
2023-07-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Demonstration of ultra-low emittance beams in a kHz laser wakefield accelerator and application to electron diffraction
Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，国立高等先进技术学院，巴黎理工学院）；Center for Physical Sciences and Technology（物理与技术中心）；Vytautas Magnus University（维陶塔斯·马格努斯大学）
该研究通过kHz激光等离子体加速器实现了超低发量电子束，并成功应用于单晶硅纳米膜的电子衍射成像。
2026-08-28 physics.acc-ph
Incoherent horizontal emittance growth due to the interplay of beam-beam and longitudinal wakefield in crab-waist colliders
针对蟹腰对撞机中束束效应与纵向尾场耦合引发的水平同步-回旋共振，论文扩展理论形式体系并结合SuperKEKB多代码模拟，揭示非相干水平发射度增长机制并提出缓解策略。
2025-01-08 physics.acc-ph
Laser Wakefield Accelerators
一维尾流场生成方程求解的非线性增加的水平，演示它们如何有助于在等离子体中的非线性尾流场的整体行为。本文还研究了激光导引效应对提高尾波场加速器相互作用长度的影响。
2017-05-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Centripetal Transverse Wakefield in Relativistic Beam
作者在文献[1]中研究了相对论梁中横向自引力的影响。然而，[1]的分析遗漏了一个重要的观察结果，导致了对束流通过长偏转磁体时发射度增长的错误估计。我们在这里纠正这种分析。特别是，我们得出的结论是，由于在一个长的弯曲的横向自作用力的发射度增长总是远远小于由于纵向相干同步辐射（CSR）尾流的发射度增长。
2019-02-10 physics.acc-ph
A Brief Review of Plasma Wakefield Acceleration
等离子体尾场加速器承诺巨大的加速度梯度，比今天的传统射频（RF）加速器大三个数量级。这些新的加速器也显示出以几乎相同的因子减小未来加速器尺寸的潜力。本文简要介绍了等离子体尾场加速器的工作原理，并介绍了该领域的最新进展。给出了当前的挑战和潜在的未来使用的等离子体尾场加速器进行了讨论。
2020-02-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ponderomotive Injection in Plasma Wakefield Accelerators
提出了一种新的亚相对论等离子体尾场加速器电子注入方案。横向激光器电离掺杂剂气体，并在尾流传播方向上有质动力地加速释放的电子。该过程使得即使对于低于捕获阈值的尾场电势，也能够在尾场中捕获电子。我们从理论上研究了该方案，并通过粒子在细胞中的模拟来展示高质量的波束形成和加速与亚微米归一化发射度和子百分比不相关的能量扩展。
2020-08-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
First emittance measurement of the beam-driven plasma wakefield accelerated electron beam
下一代基于等离子体的加速器可以在厘米距离内将电子束推到GeV能量。由驱动脉冲激发的等离子体确实能够维持巨大的电场，其可以有效地加速拖尾见证聚束，这在多个场合被实验证明。因此，目前研究的主要焦点正在转向实现高质量的束后，等离子体加速。本文介绍了束流驱动等离子体尾流场加速实验，在此实验中，初始预形成的高质量见证束在等离子体中被加速并被表征。在该实验中，加速后的见证光束质量保持在高水平，其中$0.2\%$最终能量扩展和$3.8~μm$在加速后产生归一化的横向发射度。本文首次直接测量了PWFA束流的发射度。
2021-04-09 physics.acc-ph
A New Type of Plasma Wakefield Accelerator Driven by Magnetowaves
提出了磁波驱动等离子体尾场加速器的新概念。这个概念最初是作为一个可行的机制提出的“宇宙加速器”，将加速宇宙粒子到超高能量的天体物理设置。与更熟悉的等离子体尾场加速器（PWFA）和激光尾场加速器（LWFA）不同，其中驱动器，带电粒子束和激光是独立存在的实体，MPWA调用高频和高速哨声模式作为驱动器，这是一种不能存在于等离子体之外的中波。除了驱动因素的不同，通过有质动力势激发等离子体尾流场的基本机制是共同的。我们的计算机模拟表明，在适当的条件下，等离子体尾场保持非常高的相干性，并可以维持高梯度加速超过许多等离子体波长。我们认为，除了它的天体应用，MPWA的概念也可以是陆地上的效用。MPWA的原理验证实验将有利于地球和天体加速器概念。
2008-08-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Staging of High-Gradient Wakefield Accelerators
用高梯度尾流场加速器将粒子加速到高能量可能需要使用多个级。由于高发散度和不可忽略的能量扩散，将光束从一个级耦合到另一个级可能是困难的。我们审查的挑战，技术要求和目前提出的解决分期问题的方法。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Physics of beam self-modulation in plasma wakefield accelerators
自调制不稳定性是目前质子束作为等离子体尾场加速驱动器的一个关键因素。数值研究了均匀等离子体和具有小密度上升阶跃的等离子体中束流不稳定性的发展。台阶参数提供了最强的建立尾场，并确定了稳定的聚束训练形成的机制。
2015-03-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Emittance preservation in a plasma-wakefield accelerator
该研究首次在等离子体尾场加速器中实现发射度保持，同时维持电荷和能散，证明其可无退化加速，为紧凑型对撞机等应用奠定基础。
2024-03-26 physics.acc-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transformer ratio growth due to ion motion in plasma wakefield accelerators
本文报告了等离子体尾场加速器中Langmuir波破裂导致加速电场增强的反直觉效应，其机制是横向波破裂时通过电子的集体流入与单独流出从邻近区域汲取能量。
2023-11-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Enhancement of electron energy to multi-GeV regime by a dual-stage laser-wakefield accelerator pumped by petawatt laser pulses
激光尾流场加速提供了一个紧凑的电子加速器的承诺，用于产生多GeV的电子束使用由强激光脉冲引起的巨大的场梯度，相比于传统的射频加速器。然而，来自激光尾场加速器的电子束的能量和质量受到驱动激光脉冲的功率和靶介质中的相互作用性质的限制。近年来，随着激光技术的发展，人们已经实现了拍瓦级飞秒激光器，这为激光尾波场加速的研究提供了新的可能性。在这里，我们提出了一个显着增加激光驱动的电子能量的多GeV的水平，利用30 fs，1 PW激光系统。特别是，一个双阶段的激光尾场加速计划（注入器和加速器计划）被施加到提升电子能量超过3 GeV与一个单一的PW激光脉冲。三维粒子模拟证实了PW激光脉冲驱动的双级激光尾场加速器产生的多GeV电子。
2013-09-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of High Brightness Electron Beams via Ionization Induced Injection by Transverse Colliding Lasers in a Beam-Driven Plasma Wakefield Accelerator
采用三维粒子模拟方法研究了在束流驱动等离子体尾流中，利用两束横向碰撞的激光脉冲触发电离注入产生超亮电子束团的过程.相对低强度的激光沿着尾流轴偏振，并且在非常短的时间内与尾流重叠。其结果是，电离电子在尾流横截面中的剩余动量大大减少，并且注入沿尾流的传播轴局部化。这最小化了初始的“热”发射度和由于横向相混合引起的发射度增长。三维PIC模拟结果表明，在实际参数下，可以得到超短（约8 fs）强流（0.4 kA）电子束团，其两个平面的归一化发射度分别为8.5和6 nm，亮度大于1.7* 10 e19 A rad-2 m-2。
2013-01-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Injection tolerances and self-matching in a quasilinear wakefield accelerator
准线性等离子体尾流中的粒子加速提供了获得高加速梯度的途径，同时避免了背景电子的自陷。然而，等离子体对外部注入的见证聚束的响应导致沿聚束长度的聚焦场的变化，这可以导致发射度增长。为了研究这种发射度的增长对整体光束质量的影响，我们开发了一个单一的品质因数的基础上的潜在的高能量应用的AWAKE实验在欧洲核子研究中心。我们表明，这样的品质因数的发展自然会产生的初始见证聚束参数的可调性和稳定性的约束。它进一步表明，独特的物理准线性唤醒引起宽公差的见证聚束半径在注射点，作为等离子体尾场自匹配的见证聚束。
2022-06-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of Plasma-Undulator Harmonics from a Laser Wakefield Accelerator
这篇论文已被作者撤回。分析中的一个假设在实验条件下是不成立的。
2010-03-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Stern-Gerlach surfing in laser wakefield accelerators
本文研究了在激光尾流场加速器中加入Stern-Gerlach型洛伦兹力对电子的影响。Stern-Gerlach型的条款被发现产生一个家庭的轨迹描述电子冲浪沿等离子体密度波驱动的激光脉冲。这样的轨迹可能导致电子聚束尺寸的增加，这可能对在未来的自由电子激光中利用这样的聚束的尝试具有影响。
2015-03-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Oscillation damper for misaligned witness in plasma wakefield accelerator
针对线性或中等非线性等离子体尾场加速器中外部见证束对中困难的问题，本文提出在其前方亚毫米处加入同源阻尼束团，通过尾场扰动实现见证束自动回轴且无质量损失。
2024-10-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Nonlinear equilibria and emittance growth in plasma wakefield accelerators with ion motion
等离子体尾场加速器可能会在未来的直线对撞机中以前所未有的加速梯度将粒子加速到高能，超过GeV/m范围。用于该应用的射束将具有极高的亮度，并且经受强烈的等离子体离子衍生的聚焦，它们将实现足够高的密度以诱导等离子体离子坍缩到射束体积中。这种不均匀的离子密度引起强非线性聚焦，这可能导致有害的束流发射度增长。最近已经通过粒子单元模拟研究了离子塌陷及其缓解的影响，其表明通过动态地将束与塌陷离子分布的聚焦相匹配，可以避免严重的发射度增长。我们扩展这项工作，探索近平衡态的束离子系统达到后，离子已经崩溃，观察到的发射度增长缓解产生的条件。我们表明，通过PIC模拟和分析理论，在这种情况下，双电子束离子贝内特型平衡分布接近。在这里，束和离子分布共享几乎相同的形状，这产生非线性横向电磁场。我们利用Bennett型模型研究光束相空间动力学和发射度增长的时间尺度远长于PIC模拟允许通过使用的二维辛跟踪代码与Monte Carlo散射的基础上莫里哀的小角度多次散射理论。我们发现，虽然相空间扩散由于等离子体的非均匀性的光束尺寸的参数激励是可以忽略不计的，从崩溃的离子的散射引起的线性对撞机的情况下，可管理的发射度增长。这些结果的影响，计划在FACET-II的实验进行检查。
2020-03-27 physics.acc-ph
Electromagnetic radiation from a laser wakefield accelerator
基于Lienard-Wiechert势计算了激光尾场加速器的相干和非相干电磁辐射。研究发现，在波长大于束团长度时，辐射是相干的。相干辐射通常位于红外范围内，显示出揭示加速过程的细节和电子聚束的特性的特征，例如其持续时间、电荷、能量和相对于尾场轴的偏移。光谱的非相干范围延伸到X射线频率范围，由相当宽的峰组成，这是由加速度引起的。
2008-05-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Energy-chirp compensation in laser wakefield accelerators
激光尾波场加速器中的能量扩散主要受到注入和加速过程中引入的能量啁啾的限制。在这里，我们提出并证明了使用纵向密度剪裁，以适应加速领域，并减少啁啾在年底的加速器。三维PIC模拟支持的实验数据表明，宽带电子束可以转换为准单能束的能量分布小于10%，同时保持超过120 pC的高电荷。在尾流场加速的线性和准线性区域中，该方法可以提供甚至更低的、低于百分之一水平的能量扩展。
2018-06-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-quality positrons from a multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield accelerator
利用空心等离子体，多束团质子可以很好地驱动非线性等离子体尾流场，在保持束流质量的情况下将电子加速到能量前沿。然而，正电子的加速是不同的，因为加速结构强烈依赖于电荷。在保持小的归一化发射度和小的能量扩散之间存在差异。这是由于用于为多个质子束提供聚焦的等离子体电子稀释正电子束的冲突造成的。通过加载一个额外的电子束来排斥等离子体电子，同时稍微降低等离子体密度以使加速相位以有利于正电子束的斜率移动，正电子束可以被加速到400 GeV（驱动器能量的40%），能量扩展低至1%，并且很好地保持了归一化发射度。高质量高能正电子的成功产生为未来的前沿轻子对撞机铺平了道路。
2018-09-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Injection induced by coaxial laser interference in laser wakefield accelerators
提出了一种利用同轴激光脉冲干涉产生高质量光束的新注入方案。在该方案中，相对松散聚焦的激光脉冲驱动等离子体尾场，并且具有相似强度的紧密聚焦的激光脉冲触发干涉环图案，该干涉环图案在等离子体尾场中产生洋葱状的多鞘层。由于紧聚焦激光的聚焦位置后波前曲率的变化，尾流场的最内层鞘层膨胀，这减慢了尾流场的有效相速度并触发等离子体电子的注入。粒子在细胞模拟表明，高品质的电子束具有低的能量扩散（每轧机几个），高电荷（百皮库仑）和小发射度（亚毫米毫弧度），同时可以产生适当选择的两个激光器之间的相位差使用适度的激光参数。
2022-05-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Synchrotron radiation from a curved plasma channel laser wakefield accelerator
在弯曲的等离子体通道中引导的激光脉冲可以激发尾场，该尾场使电子沿着拱形轨迹转向。当电子沿着弯曲的通道加速时，它们发射出同步辐射。我们提出了简单的分析模型和模拟研究激光脉冲引导，尾场产生，电子转向，和同步辐射在弯曲的等离子体通道。对于实验上可实现的参数，~ 2GeV的电子每厘米发射0.1个光子，平均光子能量为多个keV。
2016-11-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Observation of Motion of Ions in a Resonantly Driven Plasma Wakefield Accelerator
实验证实等离子体尾场加速器中离子运动效应与离子质量成反比，由有质动力驱动，并随尾场振幅变化，表现为束团尾部。
2025-02-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Longitudinal Laser Shaping in Laser Wakefield Accelerators
本文研究了激光尾流场加速器中激光与等离子体相互作用过程中尾流激发的能量学。我们发现，尾流振幅和加速效率（Transformer比）可以通过适当的驱动激光脉冲的纵向轮廓的形状最大化。在激光与等离子体相互作用的非线性区域，导出了相应的激光脉冲族。这样的形状通过允许激光脉冲内的均匀光子减速而提供尾流场的大小和效率的理论上限。我们还构建了现实的最佳脉冲形状，可以产生在有限带宽的激光系统。
2000-08-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Carrier-Envelope Phase Controlled Electron Injection into a Laser-Wakefield Accelerator
单周期激光脉冲在等离子体中传播时，根据激光载波包络相位（CEP），引起可控的非对称等离子体电子从激光器中排出，形成振荡的等离子体泡。气泡的横向尾流场被修正，呈现周期性调制。提出了一种将单周期低频激光脉冲和多周期高频激光脉冲相结合的激光尾场加速器注入方案。共同传播的激光脉冲形成横向振荡的尾场，该尾场有效地捕获和加速来自背景等离子体的电子。通过调节单周期激光脉冲的初始CEP，可以独立于多周期脉冲来修改注入动力学，从而能够控制电子聚束的空间轮廓。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Resonant emittance mixing of flat beams in plasma accelerators
本文研究了等离子体加速器中扁平束流因非线性耦合尾场引起的 betatron 共振而发生的发射度混合现象，指出该效应会显著降低亮度，并提出采用激光驱动器或扁平粒子束驱动器可减少共振粒子比例、缓解发射度退化。
2024-09-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Downramp-assisted underdense photocathode electron bunch generation in plasma wakefield accelerators
结果表明，高质量的电子聚束的产生和捕获的要求，从欠密度光阴极在等离子体尾场加速器可以大大放宽通过本地化它的等离子体密度下降。这降低了加速电场的相速度，直到所产生的电子同相，从而允许在浅俘获电势中俘获。因此，低密度光阴极技术可应用于更多数量的加速器设施。此外，有效地抑制了暗电流的产生。
2014-12-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Stable and high quality electron beams from staged laser and plasma wakefield accelerators
本文介绍了用激光尾场加速器（LWFA）强流电子束驱动等离子体尾场加速器（PWFA）的实验结果。在此阶段设置稳定和高质量（低发散和低能量扩散）的电子束产生在PWFA中的光学产生的流体动力学冲击。在PWFA阶段的安排所产生的光束的能量稳定性是可比的单级激光加速器和等离子体尾场加速器驱动的传统加速器。模拟支持的PWFA驱动器的能量波动的固有的不敏感性，可以利用，以克服稳定性的限制，最先进的激光尾场加速器时，添加一个PWFA阶段。此外，我们证明了产生的电子束的能量扩展和发散优于单级LW-FA，导致在束与密集的相空间和角谱电荷密度超出初始驱动光束参数。这些结果清楚地表明，分级LWFA-PWFA可以帮助定制电子束质量的某些应用，并减少波动的激光驱动器对电子束稳定性的影响。这鼓励进一步发展这种新型的分级尾场加速，作为一种可行的方案，走向紧凑，高质量的电子束源。
2022-06-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Convergence in nonlinear laser wakefield accelerators modeling in a Lorentz-boosted frame
激光尾流场加速建模使用洛伦兹提升框架技术的粒子在细胞的代码已经证明了数量级的加速。收敛性研究以前进行的情况下，外部注入的线性政权和非线性政权没有注入，所获得的结果表明收敛的百分比水平。本文对2-1/2维组态中的电子自注入模型进行了收敛性研究。据观察，洛伦兹提升框架技术是能够建模复杂的粒子动力学与显着的加速。这一结果对于缩短未来高精度$10\,\mathrm{GeV}$激光尾场加速器级链建模的计算时间是至关重要的。
2018-03-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effects of the transversely nonuniform plasma density in a blowout regime of a plasma wakefield accelerator
本文基于等离子体电子弹道模型解析研究PWA吹离区横向密度梯度的影响，推导赝势与尾场解，发现其改变气泡形状、产生偶极尾场并使电磁中心偏移，但不会导致不稳定性。
2023-06-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Parameter sensitivity of plasma wakefields driven by self-modulating proton beams
在自调制质子束驱动等离子体尾场加速的参数研究区，研究了尾场振幅和相位与束流和等离子体参数的关系。尾流场对小参数变化的敏感性揭示了实验结果的拍摄到拍摄抖动的预期水平。在所有的参数中，等离子体密度是最突出的，因为尾场相位对这个参数非常敏感。大的变化的研究确定的影响，限制可实现的加速场在不同的部分的参数空间：非线性伸长的尾场周期，驱动光束的电荷不足，发射率驱动的光束发散，和运动的等离子体离子。
2014-05-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation Reaction in the Plasma-Based High-Energy Accelerators
在过去的几十年里，由于高功率激光器的进步以及高能粒子束和相对论粒子束的可用性，基于等离子体的加速器取得了巨大的进展。然而，在等离子体尾场中加速的电子（或正电子）受到辐射损失，这通常抑制了束的最终能量增益。本文用试验粒子方法研究了高能等离子体加速器中的辐射反应。详细研究了基于多级激光驱动等离子体尾场加速器和单级质子驱动等离子体尾场加速器的TeV对撞机。结果表明，离轴注入的见证光具有较高的轴向和横向场梯度，对加速粒子的阻尼力较大。质子驱动的等离子体尾场加速电子相比，在多级激光驱动的等离子体尾场加速器中加速的电子损失更少的能量。
2017-12-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self-Adaptive Stabilization and Quality Boost for Electron Beams from All-Optical Plasma Wakefield Accelerators
University of Strathclyde（思克莱德大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Heinrich Heine University Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Cockcroft Institute（科克克罗夫特研究所）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Helmholtz-Zentrum Dresden–Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）
本文提出利用等离子体光阴极技术提升激光等离子体谐振加速器电子束质量，通过补偿波动实现更稳定的输出。
2025-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dynamics of Femtosecond Electron Bunches
在激光尾流场加速器中，一束持续时间为等离子体波周期量级的短脉冲激光将激发出异常强的等离子体尾流波（激光尾流场）。最近关于激光尾场加速的实验[Nature（London）431，p.535，p.538，p.541（2004）]证明了具有百分之几数量级的相对低能量扩展的超短（具有几飞秒的持续时间）相对论性电子聚束的产生。我们研究了这种聚束在真空和激光尾流场中的动力学。结果表明，在这两种情况下，强大的聚束动力学已经在几毫米的传播距离。在真空中，束团半径和发射度迅速增长。后者是一群人的可聚焦性。我们发现，当飞秒束团在通道引导的激光尾流场中加速时，对于实际的束团长度，束团长度近似守恒。然而，在电子感应加速器频率的扩展导致快速电子感应加速器相位混合在轴上注入的聚束包络。当束团离轴注入激光尾流场中时，束团退相干导致束团归一化发射度的显著增加，在某些情况下，加速后束团的能量扩展也会增加。我们还讨论了一种可能的两级激光尾场加速器。
2007-08-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiative depolarization of high-energy electron beams in wakefield accelerators
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
研究高能电子束在wakefield加速器中的辐射去偏极化效应，分析辐射效应如何影响束流偏极化，并探讨高能条件下束流与wakefield的对齐关系。
2026-05-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield regeneration in a resonantly driven plasma accelerator
针对等离子体加速器亮度受重复率和单次电荷量限制的问题，提出利用驱动束团列周期性加载尾场消除能量转移限制，通过AWAKE方案模拟验证，仅用部分驱动列实现加速电荷量翻倍以提升亮度。
2025-02-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The self-injection threshold in self-guided laser wakefield accelerators
激光脉冲通过等离子体可以激发大振幅的等离子体波，可以用来在很短的距离内加速相对论电子束-一种称为激光尾波场加速的技术。许多尾流场加速实验依赖于破波或自注入的过程，将电子注入到波中，而其他注入技术则依赖于没有自注入的操作。我们提出了一个实验研究的参数，包括脉冲能量，焦斑质量和脉冲功率，决定是否尾场加速器将自注入。通过考虑自聚焦和脉冲压缩的过程，我们能够扩展先前描述的理论模型，其中捕获所需的最小气泡尺寸不是恒定的，而是随密度缓慢变化，并且与该模型非常一致。
2012-01-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Scissor-cross ionization injection in laser wakefield accelerators
本文提出在激光尾场加速器中，利用倍频脉冲与驱动脉冲成锐角碰撞来触发电离注入。该方案有效地缩短了喷油持续时间，从而获得了较高的喷油质量。三维粒子模拟结果表明，用~100 TW激光脉冲可以产生能量为~500 MeV、电荷为~40 pC、能散为~1%、归一化发射度为几毫米毫弧度的电子束。通过调节两个脉冲之间的角度、触发脉冲的强度和气体掺杂比，可以控制电子束的电荷和能量扩展。
2021-09-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Phase velocity and particle injection in a self-modulated proton-driven plasma wakefield accelerator
结果表明，等离子体波的相速度降低对自调制质子驱动等离子体尾场加速器（SM-PDPWA）的性能有很大影响。使用分析理论和粒子在细胞模拟，我们表明，减少是最大的自调制的线性阶段。当不稳定性非线性饱和时，相速度接近驱动器的相速度。尾流动力学对加速电子的最大能量增益的有害影响可以使用电子的侧注入或通过平滑等离子体密度梯度控制尾流的相速度来避免。
2011-07-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quasi-stable injection channels in a wakefield accelerator
研究了初始位置对等离子体尾场中外部注入电子加速的影响。测试粒子模拟显示以前未观察到的复杂结构的参数空间中，与准稳定的注入通道形成的粒子注入在狭窄的区域远离尾流中心。注入这些通道的粒子在失相后在尾流中保持相当长的时间，因此获得比它们的邻居高得多的能量。该结果与利用外部注射的实验的规划和优化有关。
2016-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Compton recoil effects in staging of laser wakefield accelerators
能够产生>10 GeV电子束的激光等离子体加速器可能需要等离子体镜在每个加速器阶段结束时去除未耗尽的激光能量。在等离子体镜表面附近，电子聚束可以与反射光相互作用，导致逆康普顿散射。对于现实的条件下，我们表明，一个显着的一部分电子发射一个或多个光子，增加了电子束的能量扩散。我们提供了一个分析表达式计算这种效果，并使用它来估计等离子体镜前所需的最小漂移空间，以满足给定的能量扩散规格。缓解策略，必要的实现分百分比的能量扩散在多GeV激光尾场电子源，提出和探索。
2020-07-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Efficiency and beam quality for positron acceleration in loaded plasma wakefields
在等离子体尾流场中加速粒子到高能被认为是一种很有前途的技术，具有很好的能量效率和高梯度。虽然在基于等离子体的电子加速方面取得了重要进展，但等离子体中的正电子加速几乎没有研究，并且尚未确定完全自洽和最佳的方案。对于需要电子-正电子对撞机的高能物理应用，在等离子体尾场中加速正电子的能力是至关重要的。在这里，我们表明，保存的束流质量可以妥协的等离子体尾场加载正电子束，和能量效率和束流质量之间的权衡需要被found.For电子束驱动线性等离子体尾场，我们发现，尽管由正电子束加载引起的横向非线性聚焦力，束团迅速发展向一个平衡分布有限的发射度增长。粒子模拟表明，对于μ m尺度的归一化发射度，不相关能量扩散的增长设置了一个重要的限制。我们的研究结果表明，线性或适度的非线性制度与高斯驱动器提供了一个很好的权衡，同时实现超过30%的能量转移效率和不相关的能量扩散低于1%，而甜甜圈形的驱动器在非线性制度更适合于加速高电荷聚束在更高的梯度，在效率和光束质量之间的折衷退化的成本。
2021-07-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High brightness, symmetric electron bunch generation in a plasma wakefield accelerator via a radially-polarized plasma photocathode
本文扩展等离子体光阴极方案，采用径向极化激光产生高电荷、高亮度且发射度对称的电子束，并通过贝叶斯优化评估性能，发现其在最优加载下优于线极化方案。
2025-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
