Improving inverse Compton by removing non-linearities
我们提出了一个新的，更细致入微的理解逆康普顿源的非线性效应。与迄今为止所理解的相反，甚至在低激光强度下也会出现有害的非线性效应，这是先前被视为线性的状态。在对所有降低逆康普顿源有效性的非线性现象进行全面调查后，我们讨论了两种旨在消除这些非线性的强大技术。从已知的激光脉冲的纵向啁啾技术开始，我们早先开发了该技术以减轻高激光场状态中的不利的非线性效应，我们已经发现，激光脉冲的简单拉伸在保持能量恒定的同时可以显著增加许多操作状态中的散射辐射的谱密度。我们的数值模拟表明，结合这两种技术消除了有害的非线性，并提高了一个数量级的逆康普顿源的性能。
2019-04-15 physics.acc-ph physics.optics
Design of a Polarised Positron Source Based on Laser Compton Scattering
我们描述了一个计划，用于产生极化的正电子在ILC从产生的几个GeV的电子束关闭的CO2或YAG激光器的康普顿散射的极化X射线。该方案是非常有效的能量使用高精细激光腔结合电子存储环。
2005-09-15 physics.acc-ph
Zeptosecond Gamma-Ray Pulses Generation via FEL-Driven Microbunching and Laser-Compton Scattering
本文提出利用FEL微聚束与激光康普顿散射相结合产生近800仄秒高能伽马脉冲串的新方法，并通过4 GeV电子束模拟验证其可行性与高信噪比，为超快核动力学及量子芝诺效应研究开辟新途径。
2025-07-21 physics.acc-ph
Towards high photon density for Compton Scattering by spectral chirp
强激光脉冲在高能电子束上的散射可以产生大量的X射线和伽马射线。对于时间脉冲激光器，产生的光谱是宽带的，这严重限制了实际应用。人们可以使用线性啁啾激光脉冲来补偿这种加宽。我们表明，在光谱域啁啾的激光脉冲，有一个最佳的啁啾参数，在该光谱具有最亮的峰值。此外，我们使用突变理论来解析地找到这个最佳啁啾值。
2022-04-27 physics.acc-ph
Longitudinally strong focusing lattice for Compton--ring gamma sources
具有激光脉冲堆积腔的GeV能量的电子储存环是有希望的极化硬光子的强源，其通过对产生，可用于产生极化正电子束。对储存环中电子束团与强激光脉冲相互作用的动力学过程进行了理论分析和数值模拟。讨论了束团与极高功率激光脉冲和中等功率激光脉冲相互作用行为的共同特征和差异。还考虑特殊的格设计的康普顿伽玛环。
2022-07-08 physics.acc-ph
Low power commissioning of an innovative laser beam circulator for inverse Compton scattering Gamma-ray source
报道了用于核物理极光基础设施的高亮度康普顿γ射线源的高功率激光束环行器的光学调试。在没有电子束的情况下，用低功率脉冲激光束系统实现了LBC的光学性能测试。我们表明，通过Dupraz等人的论文[1]中提出的LBC设计研究中开发的对准和同步方法，LBC将相互作用点（IP）处可用的激光束功率提高了25倍以上。这对应于当LBC以100 Hz的400 mJ的相互作用点激光束脉冲能量注入时使平均激光束功率超过1 kW的可能性。
2019-01-16 physics.acc-ph
Laser Pulsing in Linear Compton Scattering
以前计算康普顿散射事件的能量谱的工作，要么忽略了考虑入射激光束的脉冲结构，或计算这些影响的近似方式受到批评。在本文中，这个问题已经重新考虑在一个线性平面波模型的入射激光束。通过对Klein-Nishina散射截面进行适当的洛伦兹变换，可以产生一种谱计算，该谱计算允许精确地计算电子束能量扩展和对谱的发射率影响，基本上是通过对每个单独电子的发射进行求和。这种方法具有明显的优点，即它容易与由粒子跟踪产生的粒子分布相结合，允许精确计算碰撞中真实粒子分布的光谱。该方法被用来预测的能谱的辐射通过一个孔建议的老自治领大学逆康普顿源。许多结果允许容易缩放估计，以作出预期的频谱。
2016-11-12 physics.acc-ph
Is it possible to obtain polarized positrons during multiple Compton backscattering process?
如果一束未极化的正电子（它被认为是两个具有相反螺旋度的部分的总和）通过一个强圆极化的激光辐射，这些部分可能会被分离。对于高激光闪光强度，每个正电子将随后与$k_0\gg$ 1激光光子相互作用（线性多康普顿散射过程）。由于在相反方向极化的正电子的康普顿截面的不同，每个部分的平均最终能量将是不同的。它允许使用动量选择（具有一些强度损失）来获得偏振正电子束。估计表明，有可能获得一个正电子束与35%的纵向偏振和25%的强度从初始的聚焦激光闪光与总能量为5J和正电子束的能量为5 GeV。
2003-04-03 physics.acc-ph
Production of gamma rays by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons using a non-planar four-mirror optical cavity
作为未来$e^+-e^-$对撞机正电子源研发和基于康普顿的紧凑光源的一部分，最近在ATF（KEK，Tsukuba，Japan）安装了一个高精细度非平面四镜法布里-珀罗腔。这里介绍了用脉冲激光产生的这种腔的伽马射线通量的第一次测量。我们证明了在调试过程中，每束交叉（$\sim3\times10^6$伽马）的通量为2.7 $\pm$ 0.2伽马射线的生产。
2012-01-04 physics.acc-ph
High duty cycle EUV radiation source based on inverse Compton scattering
逆康普顿散射（ICS）可以通过MeV级能量的电子束和微米级波长的激光束获得准单色和定向的EUV辐射，这使得系统的尺寸和成本显著降低，并且使其在研究、工业、医学和国土安全中成为有吸引力的技术。本文提出了一种基于高重复率ICS系统的极紫外光源。该方案利用MHz重复率的MW-ps激光与MHz重复率的能量为几MeV的高质量电子束之间的激光-电子相互作用的输出。
2021-05-20 physics.acc-ph
Laser Wire Scanner Compton Scattering Techniques for the Measurement of the Transverse Beam Size of Particle Beams at Future Linear Colliders
这个档案总结了2001年至2006年与未来直线对撞机（FLC）的激光线扫描器开发相关的工作论文和会议记录。特别是在PETRA II和CT 2的激光线实验的设计，设置和数据采集进行了说明。该材料侧重于伦敦皇家霍洛威大学（RHUL）开展的活动。
2014-12-09 physics.acc-ph
Scanning wire beam position monitor for alignment of a high brightness inverse-Compton x-ray source
夏威夷大学的自由电子激光实验室已经建造并测试了一个扫描线束位置监测器，以帮助高光谱亮度逆康普顿散射X射线源的校准和优化。X射线是由来自脉冲S波段直线加速器的40 MeV电子束与来自由同一电子束驱动的锁模自由电子激光的红外激光脉冲碰撞产生的。电子束和激光束在相互作用点聚焦到60 μm直径，以实现高散射效率。这种线扫描仪允许在相互作用点处对激光束和电子束的尺寸和位置进行高分辨率测量，以验证空间重合。二次发射电流的时间分辨测量使我们能够在4 μs宏脉冲的整个持续时间内监测电子束的横向空间演化，同时通过高温计测量遮蔽的红外光束来描绘激光器的轮廓。利用这种装置，我们已经证明，电子束和激光束可以以优于10 μm的精度共同对准，以达到最大的X射线产额。
2013-11-21 physics.acc-ph
Collective Acceleration of Ions by Means of Plasmoids in RF Wells of Frequency-Modulated Laser Field
所提出的直线加速器（“扫描器”）包括太瓦台式激光器和一组无源元件-分束器、用于激光脉冲的拉伸和分束的啁啾的色散元件以及用于交叉频率调制激光束的角度扫描的色散元件。在扫描激光束的交叉区，离子被等离子体团的电子成分捕获并加速在RF阱中。计算研究给出了令人鼓舞的结果。介绍了一个基于台式激光器的原理验证实验。
2000-08-18 physics.acc-ph physics.comp-ph
Narrow bandwidth gamma comb from nonlinear Compton scattering using the polarization gating technique
非线性康普顿散射是一种很有前途的明亮伽马射线源。使用容易获得的强激光脉冲来散射高能电子，一方面允许显着增加总光子产额，但另一方面由于激光脉冲形状诱导的有质动力效应，导致基波发射线及其谐波的急剧光谱展宽。在本文中，我们提出了避免有质动力加宽谐波使用偏振门技术-一个众所周知的方法来构建一个激光脉冲随时间变化的偏振。我们表明，通过限制谐波发射仅在脉冲的峰值附近的区域，在那里的偏振是线性的，它是可能的，以产生一个明亮的窄带宽梳在伽马区域。
2021-04-25 physics.acc-ph
Theoretical and simulation studies of characteristics of a Compton light source
激光束与相对论性电子束的康普顿散射已被用于在许多设施中产生强烈的、高度偏振的和几乎单能的X射线或伽马射线束。预测康普顿伽马射线束的空间、光谱和时间特性的能力对于康普顿光源的操作的优化以及对于利用康普顿束的应用是至关重要的。在本文中，我们提出了两种方法，一个基于解析计算和另一个基于蒙特卡罗模拟，研究康普顿散射过程中的各种电子和激光束参数以及不同的γ束准直条件。这些方法已成功地应用于表征康普顿伽马射线束，在杜克大学的高强度伽马射线源（HIGS）设施的实验结果进行基准测试后。
2011-01-24 physics.acc-ph
Some Theoretical Estimations of Spatial Distribution of Compton Backscattered Laser Photons Beam
计算了激光与高能电子束康普顿后向散射产生的标记光子束的强度、线偏振度和线偏振方向的空间分布。考虑了电子束的角色散和空间扩展效应。以LEGS装置为例进行了计算。
2003-08-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Bright 5 - 85 MeV Compton gamma-ray pulses from GeV laser-plasma accelerator and plasma mirror
我们在GeV激光等离子体电子加速器出口处插入一个$100 μ$ m厚的玻璃板$\sim3$ cm，将其转换为紧凑的飞秒脉冲$γ$射线源。这种玻璃等离子体镜具有近乎统一的可靠性，并且只需要粗略的对准，（光子能量$\hbarω_L = 1.17$ eV），$>50\%$效率返回到拖尾电子上（峰值洛伦兹因子$1000 < γ_e < 4400$），产生产生具有亚毫拉德发散的$\sim10^8 γ$射线光子的光学波荡器，估计的峰值亮度$\sim10^{21}$光子/s/mm $^2$ /mrad $^2$ / $0.1\%$带宽和可忽略的韧致辐射背景。$γ$射线的光子能量$E_γ= 4γ_e^2 \hbarω_L$，从每次发射测得的$γ_e$推断，峰值从5到85 MeV，跨越了一个范围，否则只能从大型GeV直线加速器的高强度$γ$射线源获得可比的亮度。
2017-05-24 physics.acc-ph
Coherent inverse Compton scattering with attosecond electron bunches accelerated and compressed by radially polarized laser pulses
本文研究了激光直接驱动电子加速和阿秒束团压缩的标度效应。简单的解析表达式和详细的三维数值计算包括空间电荷揭示了压缩到阿秒电子片的条件。预测了适用于通过相干逆康普顿散射（ICS）产生明亮X射线的中间发射度最小值。我们验证了所得X射线场的相干发射特性，并证明了现实激光参数的可行性。
2012-03-22 physics.acc-ph physics.optics
Spectral properties of Compton inverse radiation: Application of Compton beams
由于激光脉冲从相对论性电子的反向散射而发射的康普顿逆辐射具有高光谱密度和高光子能量-在硬X射线到伽马射线能量中-因为与经典电磁设备（例如波荡器）相比，激光辐射的波长短。本文研究了这种辐射通过准直实现单色化的可能性。在经典场论和量子电动力学的基础上，讨论了描述康普顿辐射谱角密度的两种方法。如图所示，两种描述产生相似的总光谱。相反，辐射的角分布是不同的：经典的方法预测一个更窄的辐射锥。还提出和估计的是一种方法的“电子”单色化的基础上的电子减法的两个图像所产生的电子束与略有不同的能量。针对KEK（日本）的LUXC设施提出了该方法的“原理验证”实验。
2013-12-24 physics.acc-ph
Design Concept of a γ-γCollider-Based Higgs Factory Driven by a Thin Laser Target and Energy Recovery Linacs
γ-γ对撞机一直被认为是希格斯工厂的一个选择。这种光子对撞机通常依靠康普顿背散射产生高能γ光子，并通过γ-γ碰撞进一步产生希格斯玻色子。目前存在的建议或设计概念都选择了非常厚的激光靶（即，高激光光子强度）用于康普顿散射。在本文中，我们提出了一种新的设计概念的γ-γ对撞机利用薄激光靶（即，相对低的光子密度），从而导致低的电子到γ光子的转换率。这一新概念消除了多次康普顿散射中大部分无用和有害的软γ光子，从而改善了探测器本底。它还大大放宽了对激光器高峰值功率的要求，这是一个重大的技术挑战。提高束团重复率和驱动电子束流可以提高γ-γ对撞机的亮度。此外，多程再循环直线加速器可以大大降低直线加速器的成本，并且需要能量回收来降低所需的RF功率。
2012-11-15 physics.acc-ph
An inverse free electron laser acceleration-driven Compton scattering X-ray source
X射线和γ射线的产生是基于自由电子的同步辐射，这些电子在磁体阵列（如波荡器）中发射，形成了现代X射线科学的基础。这种方法的缺点是需要非常高的能量，高达多GeV尺度的电子束，以获得所需的光子能量。由于传统粒子加速器中加速梯度的限制，达到高能量通常需要使用长度超过100米的仪器。然而，基于非常高的场加速度和非常短的周期波动器的紧凑的、成本较低的单色X射线源可以通过使它们在成本和尺寸上可获得而彻底改变从新颖的X射线治疗技术到敏感材料的主动询问的各种先进的X射线应用。这种紧凑性可以通过全光学方法获得，该方法采用基于逆自由电子激光（IFEL）的激光驱动的高梯度加速器，随后是用于逆康普顿散射（ICS）的碰撞点，这是一种使用激光来提供波荡器场的方案。我们提出了这种方法的实验原理证明，其中TW级CO2激光脉冲被分成两部分，一半用于通过IFEL相互作用将高质量电子束加速到84 MeV，另一半用作电磁波荡器，通过ICS产生高达13 keV的X射线。这些结果表明，该方案的可行性，它可以与其他技术，如激光再循环，以产生非常紧凑，高亮度的光子源，从千电子伏到兆电子伏的规模延伸。此外，IFEL加速与ICS相互作用的使用产生非常高强度的X射线脉冲的训练，从而也允许在前沿泵浦探测实验场景中相位锁定到激光脉冲的独特工具。
2017-11-02 physics.acc-ph
Development of optical resonant cavities for laser-Compton scattering
我们一直在KEK加速器测试设备上开发用于激光康普顿散射实验的光学谐振腔。研究的主要课题是通过在光学谐振腔中相干积累激光脉冲来提高激光脉冲能量。我们报告以前的结果，目前的状况和未来的展望，包括一个新的想法，光学谐振腔。
2017-03-15 physics.acc-ph physics.ins-det
Determination of Circular Polarization of gamma-quanta with Energy > 10 MeV using Compton Polarimeter
在能量为1.26GeV的电子束与圆偏振激光光子的康普顿背散射过程中，产生了能量大于10MeV的圆偏振γ量子。非线性过程对激光闪光计划参数的贡献[T. Okugi，Y. Kurihara和M.日本千叶县J. Appl.Phys.35，p.3677（1996）.]可能相当显著，这导致所得到的伽马射束的偏振恶化。直接测量γ束圆极化的方法不仅可以估计理论计算的正确性，而且可以利用所获得的信息来模拟正电子的极化参数。
2001-12-19 physics.acc-ph
Single shot, double differential spectral measurements of inverse Compton scattering in linear and nonlinear regimes
逆康普顿散射（ICS）是一种独特的机制，用于产生快速脉冲-皮秒和以下-明亮的X射线到伽马射线。这些名义上窄光谱带宽的电磁辐射脉冲是在强烈的、聚焦良好的电子束和激光束之间的相互作用中有效地产生的。这种光源的光谱特性受许多实验参数的影响，如激光器的带宽，以及碰撞时电子和激光光子的角度。激光场振幅引起谐波产生，重要的是，对于本工作，非线性红移，这两者都稀释了辐射的光谱亮度。由于这种光源的应用通常依赖于其光谱，因此解决从ICS碰撞获得的波长和角分布的细节至关重要。有了这个动机，我们在这里提出了一个实验研究，大大提高了以前的光谱测量方法的基础上X射线K边滤波器，通过实现多层单晶X射线光谱仪。与准直狭缝串联，该方法揭示了ICS辐射在Single Shot中的双微分角波长光谱的投影。通过这种诊断实现的测量示出了ICS发射过程中的组合离轴和非线性场诱导的红移。它们详细地揭示了归一化激光矢量势的强度，并提供了时间和空间电子激光束重叠的非破坏性测量。
2017-01-02 physics.acc-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
Spatial profiles of collimated laser Compton-scattering $γ$-ray beams
本研究通过模拟与实验，系统分析了准直激光康普顿散射γ射线束的强度与能量空间分布，揭示了电子束参数、激光条件及偏振对束晕的影响，并利用MiniPIX相机在1.73-38.1 MeV能量范围内进行验证。
2023-04-18 physics.acc-ph physics.ins-det
High-brilliance ultra-narrow-band x-rays via electron radiation in colliding laser pulses
提出了一种利用相对论电子束与两束反向传播的激光脉冲在非线性少光子区相互作用的X射线源装置。与康普顿散射源相比，设想的X射线源表现出与X射线自由电子激光（XFEL）相当的$10^{-4}$量级的极窄的相对带宽。X射线的亮度可以比最先进的康普顿源高一个数量级。通过调节激光强度和电子能量，可以实现约keV能量的单峰或梳状X射线源。在建议的设置中的激光强度和电子能量是相当温和的，使这个计划紧凑和桌面大小，而不是XFEL和同步加速器的基础设施。
2022-01-16 physics.acc-ph
Electron (positron) beam polarization by Compton scattering on circularly polarized laser photons
在许多论文中，人们提出了一种在储存环或直线对撞机上实现电子（正电子）激光极化的方法。我们表明，这些建议是不正确的，并基于错误的模拟中的多次康普顿散射和康普顿自旋翻转截面的计算。我们认为，在这种方法中的平衡极化是零。
2003-01-31 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Nonlinear Inverse Compton Scattering from a Laser Wakefield Accelerator and Plasma Mirror
我们用250 MeV激光尾场电子加速器和等离子体反射镜通过逆反射未使用的驱动激光从加速的电子散射来产生线性和非线性机制的逆康普顿散射X射线。我们使用CsI（Tl）体素化闪烁体来表征X射线，该闪烁体测量它们的总能量和发散度作为从加速器出口到等离子体镜距离的函数。在每个等离子体镜位置处，这些X射线性质与驱动加速器之后的激光脉冲的测量的通量和推断的强度相关，以确定激光强度参数$a_0$。结果表明，ICS X射线产生在$a_0$范围从$0.3\pm0.1$到$1.65\pm0.25$，并超过共传播韧致辐射和电子感应加速器X射线的强度至少10倍，在整个$a_0$的范围。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Compton Process in Intense Short Laser Pulses
利用强场量子电动力学框架计算了电子与强激光束散射时的康普顿辐射谱。我们将这些强激光束模拟为有限长度的平面波前沿脉冲，类似于Neville和Rohrlich [Phys. Rev. D { \bf 3}，1692（1971）]，或模拟为这样的脉冲串。康普顿光子的能量和角分布的表达式推导出，这两种情况的比较变得有意义。比较了孤立激光脉冲和激光脉冲训练序列的频率分布，发现对于长脉冲持续时间的结果非常一致，而对于超短激光脉冲，结果却很不一致。还研究了发射辐射的角分布对脉冲持续时间的依赖性。对于很短的激光脉冲，角分布明显不对称，这种不对称随着激光场振荡次数的增加而逐渐消失。这些不对称性归因于描述入射激光束的矢势的不对称性。
2012-06-05 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Compact x-ray source based on burst-mode inverse Compton scattering at 100 kHz
提出了一种紧凑型X射线光源（CXLS）的设计，其通量和亮度的数量级超过现有的实验室规模的源。该源是基于高亮度电子束团在皮秒激光脉冲上的逆康普顿散射。该加速器是一种新型的高效率驻波直线加速器和射频光注入器，由一个超稳定的射频发射机在x波段的射频频率供电。高效率允许在高达1 kHz的重复率下操作，通过使用100个100 pC电荷的聚束的序列（每个聚束间隔5 ns）操作，该重复率进一步提高到100 kHz。整个加速器大约1米长，产生的硬X射线在很宽的光子能量范围内可调。碰撞激光器是Yb：YAG固态放大器，以与加速器相同的1 kHz重复率产生1030 nm，100 mJ脉冲。激光脉冲被倍频并存储在衰荡腔中多次通过以匹配直线加速器脉冲结构。在光子能量为12.4 keV时，预测的X射线通量为5%带宽中的$5 \times 10^{11}$光子/秒，亮度为RMS脉冲长度为490 fs的脉冲中的$2 \times 10^{12}\mathrm{photons/(sec\ mm^2\ mrad^2\ 0.1\%)}$。标称电子束参数为18 MeV动能，10微安平均电流，0.5微秒宏脉冲长度，导致平均电子束功率为180 W。随着加速器，激光器，和X射线光学组件的设计，是特定的康普顿散射X射线脉冲的特定特性的X射线输出的优化。
2014-10-09 physics.acc-ph
A system of beam energy measurement based on the Compton backscattered laser photons for the VEPP-2000 electron-positron collider
介绍了VEPP-2000正负电子对撞机束流能量测量系统。采用了$CO$激光光子在电子束上的康普顿背散射方法。射束能量确定的相对系统不确定度估计为6 \cdot 10^{-5}。它是通过比较康普顿背散射法和共振退偏法的束流能量测量结果得到的。
2013-10-29 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Non-planar four-mirror optical cavity for high intensity gamma ray flux production by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons
作为高通量偏振伽马射线生产的研发工作的一部分，我们设计并建造了一个具有高精细度的非平面四镜光学腔，并在粒子加速器上运行。我们报告这种腔的主要挑战，如基于光纤技术的合适的激光器的设计，具有高的可调谐性和高的机械稳定性在加速器环境中的机械困难，并通过在FPGA中实现双反馈回路主动稳定这种腔。
2011-12-22 physics.acc-ph physics.ins-det
An Intense $γ$-ray Beam Line of 10 MeV Order Based on Compton Backscattering
上海激光电子γ源是最近提出的一条10 MeV量级的$γ$射线束线。在上海同步辐射装置3.5GeV储存环中，该束线将通过CO $_2$激光与电子的后向康普顿散射产生最大能量为22 MeV的$γ$ -射线。如果采用100 W量级输出功率的商用CO $_2$激光器并以优化设置注入，则非准直$γ$ -射线的通量可以是10 $^9$ $\sim$ 10 $^{10}$ s $^{-1}$。
2006-10-24 physics.acc-ph physics.ins-det
Alignment and Timing Jitter in Flying-Focus Inverse Compton Scattering
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；N.L. Dukhov All-Russian Research Institute of Automation（N.L.杜霍夫全俄自动化研究所）；National Research Nuclear University MEPhI（国立核研究大学MEPhI）；Institute of Applied Physics RAS（俄罗斯科学院应用物理研究所）
研究飞行聚焦逆康普顿散射中电子与激光对准及同步误差对光子产率的影响，通过建立半解析模型，考虑多种抖动因素，经系综平均和坐标积分简化问题，可快速评估工作点并定义公差。
2026-07-20 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Quasi-monochromatic bright gamma-ray generation from synchronized Compton scattering via azimuthal spatial-temporal coupling
高能电子与强激光脉冲碰撞时，通过逆康普顿散射（ICS）可以产生高能光子。激光等离子体加速器的发展使来自激光尾流场加速器的电子与等离子体反射镜反射的高功率驱动脉冲发生碰撞，从而有望获得紧凑的全光学γ射线源。然而，光学聚焦定律阻碍了在这种情况下实现高光子产额和单色光谱。我们提出了一个方位角的空间-时间尺度，利用螺旋抛物几何的焦场强度从激光光斑的大小。它将驱动激光束分解成具有几乎相同发散角和焦深的脉冲训练，在优化的线性区域中创建同步ICS。该方案解决了高效率和窄能散之间的矛盾，有利于使用超过相对论场强的高功率激光产生单色伽马射线。
2022-02-15 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
All-optical Compton gamma-ray source
激光等离子体加速器的主要研究目标之一是实现紧凑的飞秒X射线源。特别是，使用现有激光系统获得的适度电子能量，康普顿散射光子束离开相对论性电子聚束已被提出作为高能量和高亮度光子的来源。然而，基于激光等离子体的康普顿散射方法迄今为止还没有产生超过1 keV的X射线。在这里，我们提出了一个简单而紧凑的方案的基础上的组合的激光等离子体加速器和等离子体镜的康普顿源。这种方法用于产生X射线的宽带光谱，扩展到数百keV，亮度比基于传统加速器的康普顿X射线源增加10，000倍。我们预计，这种技术将导致紧凑，高重复率的超快（飞秒），可调（X-通过伽马射线）和低发散（~1度）的源大小的一微米的光子源。
2013-01-17 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Programmable Hard-X-Ray Spectral Comb Generation via Laser-Compton Scattering
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）；California NanoSystems Institute（加州纳米系统研究所）
该研究通过自洽多粒子跟踪与李纳-维谢尔辐射计算，实现了基于激光康普顿散射的硬X射线光谱梳的谱线间距与偏移独立可编程控制，为硬X射线相关前沿研究提供了新途径。
2026-10-19 physics.acc-ph physics.optics
A nonlinear plasma retroreflector for single pulse Compton backscattering
康普顿散射X射线可以使用由单个超强激光脉冲和成形气体靶组成的配置来产生。气体目标结合了流体动力学形成的密度尖峰，其非线性地散射入射泵浦辐射，以产生反向传播的电磁摆动器。这种自生的摇摆器场康普顿散射来自在泵浦辐射的激光尾流场中加速的电子。为了优化康普顿散射辐射，对密度尖峰中的非线性散射机制进行了理论和数值研究。研究发现，窄带X射线是由中等强度的泵浦辐射入射到密度尖峰的四分之一临界表面上产生的，而高通量，宽带X射线是由高强度的泵浦辐射在临界表面附近反射产生的。
2014-09-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Compton photons at the GeV scale from self-aligned collisions with a plasma mirror
本文提出一种结合激光等离子体加速器与等离子体镜的自对准单激光康普顿散射装置，实验产生 GeV 尺度高能光子，为精确研究强场 QED 过程提供新方法。
2024-12-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimizing Laser Pulses for Narrowband Inverse Compton Sources in the High-Intensity Regime
相对论电子对超强短激光脉冲的散射使人们可以产生大量的X射线或$γ$射线光子，但以牺牲光谱宽度为代价--激光的时间脉冲不可避免地导致相当大的光谱展宽。在这封信中，我们描述了一种简单的方法来产生优化的激光脉冲，补偿非线性光谱展宽，并可以被认为是两个相反的线性啁啾脉冲相对于彼此延迟的叠加。我们建立了一个简单的分析模型，使我们能够预测这样的双脉冲的最佳参数-延迟，啁啾量和相对相位--产生窄带γ射线谱。我们的预测证实了数值优化和模拟，包括3D效果。
2019-02-27 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
SPring-8 LEPS2 beamline: A facility to produce a multi-GeV photon beam via laser Compton scattering
我们已经建立了一个新的激光康普顿散射设施，称为LEPS 2光束线，在8-GeV的电子存储环，SPring-8。该装置能提供1.3- 2.4GeV能量范围内的线偏振光子束。由于低发射率存储环电子的小发散，即使在其行进约130 m到独立于存储环建筑物并包含大型检测器系统的实验建筑物之后，标记光子束的尺寸（σ）也被抑制到约4 mm。该光束线被设计为通过采用最多四个高功率激光束的同时注入并将长光子束路径的透射率提高到约77%来实现比SPring-8处的第一激光康普顿散射光束线的光子束强度更高的光子束强度。这条新的光束线正在强子光生实验中运行。
2021-12-15 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Characteristics of Final Particles in Multiple Compton Backscattering Process
通过反向传播的强激光束的电子可以与一些激光光子相互作用，在每个碰撞事件中发射硬光子。与众所周知的非线性康普顿背散射过程相比，上述过程可以被称为多重康普顿背散射过程（MCBS）。本文采用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了MCBS过程中电子能量分布的演化。用M-C技术得到的平均能量和方差等分布的主要特征与动力学方程的解析解进行了比较。我们发现的运动区域的解析解是适用的，具有良好的精度。光子谱，即使对于每个电子发射一个光子（平均）的情况，也与克莱因-西名公式所描述的光子谱有很大的不同。
2013-01-30 hep-ph physics.acc-ph
Characterizing an inverse Compton X-ray source and determining its electron beam parameters using a genetic algorithm
TUM Institute for Advanced Study, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学高等研究院）；Chair of Biomedical Physics, TUM School of Natural Sciences, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学自然科学学院生物物理系）；Munich Institute of Biomedical Engineering, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学慕尼黑生物医学工程研究所）；Center for Accelerator Science, Department of Physics, Old Dominion University（老道明大学物理学院加速器科学中心）；Thomas Jefferson National Accelerator Facility（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）
研究逆康普顿X射线源，提出通过确定激光和X射线参数，利用解析物理模型结合遗传算法从X射线光谱形状检索电子束参数的框架，经慕尼黑紧凑型光源验证，可实现实时监测及非侵入性诊断。
2026-07-08 physics.acc-ph physics.optics
Nonlinear effects in Compton scattering at photon colliders
后向康普顿散射是未来高能光子对撞机的基本过程。为了获得e-> γ转换的高概率，转换区域中的激光光子的密度应当高到使得一个电子与多个激光光子的同时相互作用是可能的（非线性康普顿效应）。本文详细讨论了圆偏振激光光子非线性后向康普顿散射中末态光子和电子的能谱、螺旋度。本文研究了总螺旋度为0和2的γ-γ光度分布。非常高强度的激光波导致能量（亮度）光谱的加宽并向较低能量（不变质量）移动。除了复杂的精确公式外，对于相对较小的非线性参数xi^2（一阶修正），给出了后向散射光子的能谱和偏振的近似公式。所有这一切都是必要的优化转换区域的光子对撞机和研究的物理过程中，尖锐的边缘的光度谱和单色性的碰撞是重要的。
2000-12-25 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Optimizing the interaction geometry of inverse Compton scattering x-ray sources
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文针对逆康普顿散射X射线源，提出理论框架，通过改变相互作用几何结构参数优化X射线束特性，聚焦于优化X射线亮度，研究了两种特定几何结构，给出不同结构下优化方法及对软X射线产生的作用。
2026-07-13 physics.acc-ph physics.optics
Generation of High-Energy Photons with Large Orbital Angular Momentum by Compton Backscattering
通常，光子被描述为具有确定的4-动量的平面波。除了平面波光子，“扭曲光子”最近进入了现代激光光学领域;这些是平面波的相干叠加，具有轨道角动量到传播轴上的定义投影hbar*m，其中m是整数。在本文中，我们证明了利用扭曲激光光子与超相对论电子的康普顿背散射产生高能扭曲光子的可能性。这些光子可能对原子和原子核的激发和衰变相关的实验以及研究以前未探索的实验机制中的光效应和原子核对的产生感兴趣。
2011-01-14 hep-ph physics.acc-ph
Spectral distribution and flux of $γ$-ray beams produced through Compton scattering of unsynchronized laser and electron beams
强，准单色，偏振的$γ$ -射线光束产生的康普顿散射的激光光子对相对论电子用于基础研究和应用。在NewSUBARU同步辐射装置上进行的巨偶极共振能区的一系列光中子截面测量之后，我们开发了eliLaBr蒙特卡罗模拟程序，用于表征散射$γ$射线光子束。代码是使用Geant 4实现的，可以在GitHub存储库（https：//github.com/dan-mihai-filipescu/eliLaBr）上找到。在这里，我们报告了对NewSUBARU LCS $γ$射线束通量和光谱分布数据的eliLaBr代码的验证，以及使用它针对非对称横向发射度轮廓电子束（同步加速器的特征）进行的两项应用。第一个应用程序是基于横向准直器偏移相对于激光和电子束轴的系统调查。我们表明，LCS $γ$射线束的最大能量被改变的垂直准直器偏移，其中的边缘移向较低的能量与偏移的增加。其次，利用eliLaBr程序，研究了激光偏振面取向对非对称发射电子束产生LCS $γ$光束特性的影响。我们表明：1。垂直偏振激光器的使用有助于通过增加垂直准直器对准的精度来保持LCS $γ$射线束最大能量边缘。2.在电子和激光束相空间分布相同的条件下，散射的LCS $γ$射线束的能谱随激光束偏振平面取向而变化：使用垂直偏振激光束略微劣化LCS $γ$射线束能量分辨率。
2022-11-26 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
All-optical Compton scattering at shallow interaction angles
本文研究全光康普顿源在浅相互作用角下产生10-100 keV X射线的散射几何方案，通过数值模拟分析电子束参数影响，发现相同发射度下光谱带宽与几何结构无关，并指出30度及以下浅角对医学成像和无损检测具有应用前景。
2023-05-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Global phase and frequency comb structures in nonlinear Compton and Thomson scattering
本文分别在量子电动力学和经典电动力学的框架下研究了电子束与强激光束碰撞产生的康普顿辐射谱和汤姆逊辐射谱。我们表明，有频率制度，这两个辐射光谱几乎是相同的，这对于康普顿散射涉及到的过程中，保持电子自旋。虽然辐射谱几乎是相同的，相应的概率幅表现出不同的全球相位。这有明显的后果，我们证明在这两种情况下，通过调查时间的功率分布。我们表明，相反的汤姆逊散射，它并不总是可能从康普顿辐射合成短激光脉冲。当康普顿振幅的全局相位随发射光子的频率以非线性方式变化时，就会发生这种情况。我们还表明，虽然康普顿过程驱动的非啁啾激光脉冲可以产生啁啾的辐射爆发，这是不是汤姆森过程的情况。原则上，当单个或多个驱动激光脉冲与电子碰撞时，这两个过程都可以导致产生相干频率梳。一旦我们将这些梳状波合成为辐射的短脉冲，我们就可以控制它们，例如，通过改变驱动脉冲之间的时间延迟。
2014-03-17 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
Numerical calculations of a high brilliance synchrotron source and on issues with characterizing strong radiation damping effects in non-linear Thomson/Compton backscattering experiments
大量的理论计算研究了辐射反作用力对强场反向传播电子束-激光相互作用中辐射分布的影响，但是这些影响--包括量子校正--是否能在与真实的聚束和聚焦场的相互作用中观察到，正如许多即将提出的实验所希望的那样？我们提出了数值计算的角度分辨辐射光谱的电子束团的参数类似于激光尾场加速实验中产生的，与强烈的，超短激光脉冲相互作用。对于我们的参数，辐射阻尼对\emph{photons}的角分布和能量分布的影响是不容易辨别的一个"现实的"中等发射度电子束。然而，使用这种反向传播的光束-激光器几何形状的实验应该能够通过测量\emph{electron beam}性质来测量使用当前激光系统的这种效应。此外，该源的亮度非常高，峰值光谱亮度超过$10^{29}$光子$\,$ s $^{-1}$ mm $^{-2}$ mrad $^{-2}(0.1$ %带宽$)^{-1}$，效率约为2%，峰值能量为10 MeV。
2012-04-24 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Beam-Shape Effects in Nonlinear Compton and Thomson Scattering
讨论了强激光光子束与相对论电子碰撞中的强度效应。我们的主要重点是由于现实的有限束几何形状的发射光谱的修改。通过仔细分析经典极限，我们精确地量化强场QED康普顿散射和经典汤姆逊散射之间的区别。一个纯经典的，但完全协变的，由平面波激光场中的电子发射的轫致辐射的计算产生辐射到谐波，如预期的。这一结果被推广到有限持续时间的脉冲，并解释了作为干涉现象的谱线展宽和谐波子结构的出现。随后的数值处理证实，强聚焦的激光导致一个广泛的连续，而高次谐波变得可见，只有在适度的聚焦，因此较低的强度。我们提出了一个定标律的背散射光子谱密度，便于平均电子束相空间。最后，我们提出了一组现实的参数，使观察强度引起的光谱红移，高次谐波，和他们的子结构，变得可行。
2009-12-14 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron dressed mass in short laser pulses and its measurement
讨论了强激光脉冲对电子质量修整的概念。它示出，通过考虑产生的相干频率梳的康普顿辐射，如何可以通过实验确定的电子修饰质量。这也打开了一个可能性，以测量性质的极强的脉冲，以前开发的方法，在中等强度下工作，是不适用的。也就是说，人们可以从相干康普顿辐射的性质确定这些性质。
2015-12-03 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Macroscopic Classical and Quantum Models of Inverse Compton Scattering
Old Dominion University（老多米尼昂大学）
本文提出基于量子电动力学的相干态框架，为逆康普顿散射推导闭式解析谱，无需模拟，经典极限精确恢复朗道-利夫希茨动力学，并验证于实验数据。
2026-09-24 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
