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本文对实际高强度激光束的描述和激光加速带电粒子特性进行了研究。主要内容如下:
⑴给出了平顶光束和聚焦平顶光束电磁场的解析表达式。利用Lorentz规范,并令矢势A具有FGB的形式,给出了平顶光束和聚焦平顶光束电磁场的解析表达式。这组表达式可以非常方便地应用于粒子模拟计算。
⑵研究了聚焦平顶高斯光束的特性,并证实在聚焦平顶高斯光束中,俘获加速机制依然有效。与高斯光束情况类似,聚焦平顶高斯光束中,存在着俘获加速通道,以适当初始动量入射到该通道中的电子,能够被俘获并长时间保持在加速相位,进而获得持续加速。
⑶深入研究了聚焦平顶高斯光束焦斑周围衍射环对电子动力学的影响。根据有质动力势模型,电子的横向初始动量必须大于某一临界值,才能穿过衍射环形成的势垒进入强场区。
⑷依据理论结果和现有实验条件,提出利用激光辐照喷气靶产生相对论电子束,并将其注入到300TW激光焦斑附近,通过测量出射电子的空间分布和能谱,验证了CAS机制是否有效。