紧聚集光束的场特性及其在电子加速中的应用

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuruby
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
激光技术的飞速发展使人们已经能够获得峰值功率为PW量级、峰值光强为1022W/cm2量级的激光脉冲,在科学研究、工业、医疗、国防等各个领域的潜在应用使得强激光的研究一直都受到人们的重视。本论文的研究分为以下两个方面:(Ⅰ)利用Weniger变换处理发散的Lax级数;(Ⅱ)讨论了径向Gauss光束在真空中电子加速方面的应用。   Lax级数方法是处理光束电磁场的有力工具(Lax级数方法得到的电磁场称为Lax场),但是Lax场在非傍轴区域会出现强烈的发散。本文的创新点之一是对径向Gauss光束的Lax级数通项进行了仔细的讨论,并且得到了一定条件下通项相位之间的一个简单表达式,这为选择适当的Weniger变换来处理发散的Lax级数提供了依据(Weniger变换得到的电磁场称为Weniger场)。之后利用径向Gauss光束的Fourier变换方法,得到了满足Maxwell方程组的电磁场的积分表达式,并用其作为标准电磁场来验证Weniger场的合理性。发现只要光束束腰半径大于一个波长,并且与聚焦平面的距离不是特别大,Weniger场能够对紧聚焦光束给出比较好的描述。以标准电磁场为基础,我们还讨论Weniger变换中β参数选取的问题。   实验发现,径向Gauss光束能够被聚焦到很小的尺度,因而可以由这种光束获得较强的激光场;并且在光束传播轴附近,径向Gauss光束电磁场的轴对称分布提供了一个理想的粒子加速通道。因此我们工作的另一个重要部分是利用径向Gauss光束的Weniger场,对电子加速进行数值模拟,分析各种初始参量(包括电子初始位置、初始速度、电磁场的初始相位等)对光束中电子运动的影响,并且仔细比较电子在Weniger场和Lax场中的动力学行为。由于模拟激光加速电子时会涉及到光束各个区域的电磁场,因而除了个别情况外,Lax场的发散性总会影响到对电子加速的正确模拟,而通过Weniger场做模拟给出的结果则比较合理。论文的最后讨论了一个以径向Gauss光束为基础的电子束源。
其他文献
实现一维ZnO纳米阵列的图案化是构筑基于此的纳米器件的必然要求。与通常用的单一方法相比,将自下而上(Bottom-Up)的生长技术与自上而下(Top-Down)的图案化技术相结合制备一维ZnO
学位
我们知道,量子色动力学(Quantum Chromo-dynamics,QCD)是目前为止能够描述强相互作用的最好理论。该理论预言,在极高的能量密度下,会产生一种由自由的夸克、反夸克和胶子组成的夸
光致聚合物材料具有噪声小、不需要后湿化学处理、自显影、成型灵活性、成本低廉、制造工艺简单、并易大规模大面积生产等优点而被认为是最有可能被最先用来作海量存储的材料
量子信息论是近年来迅速发展起来的一门交叉学科,量子纠缠作为量子信息的重要资源之一,在实现量子信息处理的过程中,如量子密码术,量子通讯,量子计算等方面发挥了重要作用。由于固
随着桥梁建造、公路运输的发展,Q345钢的应用也越来越广泛。这就要求Q345钢即使在严苛的服役环境下也能保持良好的性能,而铸坯往往伴随着表面横裂纹等缺陷,虽然横裂纹可以通
由于不可再生矿物能源的日益衰竭、环境污染的日益严重,寻找和发展清洁高效可再生的储能器件成为当前储能领域研究的热点。其中,超级电容器由于具有高的功率密度、良好的倍率性
碳纳米管纤维由于其良好的电学和力学性能,宏观可操控性等因素而具有多功能化应用的潜力,如高强度复合材料、致动器、超级电容器、锂离子电池、纳米发电机、传感器等。目前碳纳米管纤维合成已经连续制备,然而批量化生产的碳纳米管中存在大量杂质,包括催化剂颗粒和非晶碳,这些杂质的存在严重制约其性能进而限制其应用,因此在实际应用中需对其进行纯化处理。本文提出一种电流注入结合酸处理的纯化方法,该方法直接对碳纳米管纤维
近些年来,钙钛矿电池的加入又为该行业增添了几分色彩。钙钛矿电池可以制成许多种类,如:介孔结构的钙钛矿电池、平面异质结钙钛矿电池、无空穴传输层电池、介孔-平面杂化结构电池等。其中n-i-p平面结构钙钛矿电池结构更为简单、灵活,为下一步叠层电池的发展提供了可能,而成为人们研究的焦点。器件性能优劣与钙钛矿薄膜的形貌和质量有很大的联系,因此制备高质量的钙钛矿薄膜显得尤为重要。同时,随着钙钛矿电池的进一步发