نوع مقاله : پژوهشی
نویسنده
مربی، فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تنکابن، تنکابن، ایران.
چکیده
در این مقاله، اثر میدانهای ویگلر پیچشی و تخت روی شتاب الکترون در یک لیزر الکترون آزاد معکوس با پرتو لیزری قطبیده دایروی در حضور میدان مغناطیسی خارجی افزایشی مطالعه شده است. تأثیر پارامترهای ویگلر، پارامتر شیب میدان خارجی و پارامتر شدت لیزر بر دینامیک و شتابگیری الکترون بررسی شده است. نتایج عددی نشان میدهند که در هر دو حالت ویگلر پیچشی و تخت، در صورت انتخاب پارامترهای بهینه برای لیزر، میدان ویگلر و میدان مغناطیسی خارجی انرژی قابل توجهی به الکترون منتقل میشود. افزایش انرژی الکترون در حالت ویگلر پیچشی برابر با 42/2 گیگاالکترونولت است؛ در حالی که در حالت ویگلر تخت، بیشترین انرژی کسبشده توسط الکترون در حدود 85/1 گیگا الکترونولت افزایش یافته است. این بررسی مقایسهای، درک بهتری از دینامیک الکترون در لیزر الکترون آزاد معکوس ارائه میدهد و اهمیت استفاده از ویگلر پیچشی در مقایسه با ویگلر تخت را نشان میدهد.
کلیدواژهها
[1] P.X. Wang, Y.K. Ho, J. Pang, X.Q. Yuan, Q. Kong, N. Cao,“The output properties of laser-driven GeV electron bunches,” Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect., A 482, 581(2002).
[2] A. Pukhov, “Strong field interaction of laser radiation,” Rep. Prog. Phys., 66,47 (2003).
[3] Y.I. Salamin,“Electron acceleration from rest in vacuum by an axicon Gaussian laser beam” Phys. Rev. A 73, 043402 (2006).
[4] K.P. Singh and H.K. Malik, “Resonant enhancement of electron energy by frequency chirp during laser acceleration in an azimuthal magnetic field in a plasma” Laser Part. Beams 26, 363(2008).
[5] R. Khazaeinezhad, M. Esmaeilzadeh, “Electron acceleration in the inverse free electron laser with a helical wiggler by axial magnetic field and ion-channel guiding”, Chinese Physics C, 36(9), 879 (2012).
[6] R. Khullar and G. Mishra, “Effects of Staggered Undulator Magnetic Field Contributions on Inverse Free Electron Laser Accelerator,” IEEE Trans. Plasma Sci., 49(2), 729 (2021).
[7] W. P. Leemans, B. Nagler, A. J. Gonsalves, C. T_oth, K. Nakamura, C. G. R. Geddes, E. Esarey, C. B. Schroeder, and S. M. Hooker, “GeV electron beams from a centimetre-scale accelerator,” Nat. Phys. 2, 696 (2006).
[8] E. Esarey, C. B. Schroeder, and W. P. Leemans, “Physics of laser driven plasma-based electron accelerators,” Rev. Modern Phys., 81, 1229 (2009).
[9] V. Malka, “Laser plasma accelerators”, Phys. Plasmas, 19, 055501 (2012).
[10] H. Akou and A. S. Firouzjaei, “Direct electron bunch acceleration by Laguerre–Gauss laser pulse,” Phys. Plasmas, 27, 093102 (2020).
[11] H. Lin and C. P. Liu “Vacuum transverse-field acceleration of an electron bunch”, J. Opt. Soc. Am. B, 37(5), 1518 (2020).
[12] M. Fouladi and H. Akou, “Effect of ultrafast laser pulse shape on the electron-plane wave interaction in vacuum”, J. Opt. Soc. Am. B, 36(3), 603 (2019).
[13] P. Musumeci, S. Ya. Tochitsky, S. Boucher, C. E. Clayton, A. Doyuran, R. J. England, C. Joshi, C. Pellegrini, J. E. Ralph, J. B. Rosenzweig, C. Sung, S. Tolmachev, G. Travish, A. A. Varfolomeev, A. A. Varfolomeev, Jr., T. Yarovoi, and R. B. Yoder, “High Energy Gain of Trapped Electrons in a Tapered, Diffraction-Dominated Inverse-Free-Electron Laser”, Phys. Rev. Lett. 94, 154801 (2005).
[14] J.P. Duris, P. Musumeci, R.K. Li, “Inverse free-electron laser accelerator for advanced light sources”, Phys. Rev. Spec. Top. Accel. Beams 15, 061301-061312 (2012).
[15] R. Palmer, “Interaction of Relativistic Particles and Free Electromagnetic Waves in the Presence of a Static Helical Magnet” J. Appl. Phys. 43, 3014 (1972).
[16] K. P. Singh and V. K. Tripathi, “Laser induced electron acceleration in a tapered magnetic wiggler” Phys. Plasmas 11, 743 (2004).
[17] F. V. Hartemann, E. C. Landahl, A. L. Troha, J. J. R. Van Meter, H. A. Baldis, R. R. Freeman, N. C. Luhmann, J. N. C. Song, A. K. Kerman and D. Yu, “The chirped-pulse inverse free-electron laser: A high-gradient vacuum laser accelerator, ” Phys. Plasmas 6, 4104 (1999).
[18] J.T. Moody, S.G. Anderson, G. Anderson, S. Betts, S. Fisher, A. Tremaine, P. Musumeci, “Ultrashort laser pulse driven inverse free electron laser accelerator experiment, ” Phys. Rev. Accel. Beams 19, 021305-21307 (2016).
[19] I. Gadjev, N. Sudar, M. Babzien, J. Duris, P. Hoang, M. Fedurin, K. Kusche, R. Malone, P. Musumeci, M. Palmer, I. Pogorelsky, M. Polyanskiy, Y. Sakai, C. Swinson, O. Williams & J. B. Rosenzweig, “An inverse free electron laser acceleration-driven Compton scattering X-ray source”. Sci Rep 9, 532 (2019).
[20] D.N. Gupta, N. Kant, K.P. Singh, “ Electron by a radially polarized laser pulse in the presence of an intense pulsed magnetic field, ” Laser Phys. 29, 015301 (2019).
[20] H.S. Ghotra, N. Kant, “Electron acceleration to GeV energy by a chirped laser pulse in vacuum in the presence of azimuthal magnetic field, ” Appl. Phys. B 120, 141–147(2015).
[22] S. Kumar, M. Yoon, “Electron acceleration by a chirped circularly polarized laser pulse in vacuum in the presence of a planar magnetic wiggler, ” Phys. Scr. 77, 025404 (2008).
[23] S. Mirzanejhad, F. Sohbatzadeh, M. Asri, E.S. Toosi, “Electron bunch acceleration in an inverse free-electron laser with a helical magnetic wiggler and axial guide field,” Phys. Plasmas 13, 123105 (2006).
[24] H. S. Ghotra and N. Kant, “Electron injection for enhanced energy gain by a radially polarized laser pulse in vacuum in the presence of magnetic wiggler”, Phys. Plasmas 23 013101 (2016).
[25] R. Khullar, G. Sharma, Mishra, “Effects of misaligned electron beam on inverse free electron laser acceleration. Radiation Physics and Chemistry,” IEEE Trans. Plasma Sci. 107, 95–102 (2015).
[26] J. Singh, J. Rajput, N. Kant and S. .Kumar, “Comparative study of inverse free-electron laser interaction based on helical and planar wiggler, ” Optik. 260, 169017 (2022).
[27] Singh K.P. “Acceleration of electrons by a circularly polarized laser pulse in the presence of an intense axial magnetic field in vacuum,” J. Appl. Phys. 100, 044907 (2006).
)