【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊提出了一種“兩束干涉光驅動可調諧的周期性電子束”模型，利用兩束飛秒脈沖激光在近臨界密度等離子體靶表面的干涉而產生周期性的電子束梳。相關成果以 “Generating a tunable narrow electron beam comb via laser-driven plasma grating” 為題發表于Matter and Radiation at Extremes。
近年，伴隨著激光技術的迅猛發展，超短超強激光驅動等離子體產生高能電子束及其在新型輻射源等應用領域的研究已成為強場物理的熱點研究問題。基于激光等離子體相互作用產生的電子束具有短脈寬、高密度、低發散角和較好的單能性等特點，這樣的電子束在醫藥、材料、生命、超快物理等許多科學與工業領域具有廣泛的應用前景。但是，目前超快束源仍然在可重復性、穩定性等方面亟待發展。
研究團隊模擬了以一定角度斜入射的兩束相對論強度的飛秒激光照射到近臨界密度等離子體靶，當兩束激光在空間內重疊時，會在橫向產生周期性的干涉場。干涉場的有質動力將電子排開，形成了高密度的電子峰，聚集在干涉場的波節處。此時大而重的離子還沒有來得及響應，從而形成了電子等離子體光柵。在電子間的庫侖排斥力及駐波的共同作用下，電子沿激光光軸方向發射到真空中，產生了納米量級寬度的電子束梳。該成果提供了一個納米級的周期性電子束的產生方案，為未來可調諧的超窄電子束源的設計和發展提供了重要的理論和實驗基礎。
該工作得到了國家自然科學基金委員會、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊項目、國家重點實驗室項目、中國科學院青年創新促進會的支持。
圖1. 周期性電子束梳產生的示意圖
圖2. 電子束的時空演化圖。(a)為電子束開始產生時的電場分布。(b)-(d)為電子密度在三個時刻的空間分布。
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