第38卷第3期 光学仪器 Vol 38, No. 3 2016年6月 OPTICAL INSTRUMENTS June, 2016 文章编号:1005-5630(2016)03-0278-05 激光等离子体加速电子机制研究进展 罗伟1·2,黄颖,孙宇1:2,安妮 (1.东北石油大学电子科学学院,黑龙江大庆16331 2.黑龙江省高校校企共建测试计量技术及仪器仪表工程研发中心,黑龙江大庆163318) 摘要:通过激光等离子体相互作用获得的高能电子束流在医学成像、癌症治疗、快点火聚变以及 天体物理学等方面有着广泛的应用前景。随着啁啾脉冲放大技术的不断发展,激光脉冲的强度 大幅提高的冋时脉冲持续时间逐渐减小,超短超强激光脉冲与等离子体相互作用中激发出的大 振幅的等离子体尾波能够有效地提髙加速电子的能量。通过介绍近年来激光等离子体加速电 子的主要加速机制的同时介绍该领域一些新的研究进展, 关键词:激光等离子体相互作用;电子加速;啁啾脉冲放大技术 中图分类号:TF806.83文献标志码:Adoi:10.3969/.iss.1005-5630.2016.03.017 Development of electron beam from laser-plasma interaction LUO Wei, HUANG Ying, SUN Yu,AN Ni (1. College of Electronic Science, Northeast Petroleum University, Daqing 163318. China 2. University-Enterprise R& D Center of Measuring and Testing Technology & Instrument and Meter Engineering in Heilongjiang Province. Daqing 163318. China) Abstract: Electron beam acquired by laser-plasma acceleration has great potential in the applications of medical imaging, cancer therapy, fast ignition in inertial fusion, and astrophysics. With the continuous development of chirp plus amplification technology, the intensity of the laser pulse increases rapidly while the laser beam duration reduce dramatically. With such ultra-short, ultra-intense laser pulse interacting with plasma, it can stimulate high amplitude plasma wave, which can accelerate the electrons to high energies. In this paper, we introduce the main schemes for laser-plasma electron acceleration, and some new research progress in recent years. Keywords: laser-plasma interaction; electron acceleration; chirped pulse amplification 引言 高品质电子束流在物理学、医学等方面有着大量的应用需求,然而由于空间电场梯度等限制,传统加 速器体积庞大而且造价极高,所以如何在短距离内获得高品质的电子束流一直是物理学探索的前沿课 题。随着激光技术的出现,1979年 Tajima等首先从理论上验证了基于激光与等离子体相互作用产生等 收稿日期:2015-0807 项目:黑龙江省教育厅海外学人科研资助项目(N.1253HQ014);黑龙江省留学归国人员科学基金资助项目(LC2013C 作者简介:罗伟(1977-),男,副教授,主要从事中高能物理、激光与物质相互作用方面的研究。Emal:lwsy11@163.cm 信作者:黄颖(1990—),女,硕士研究生,主要从事仪器科学与技术方面的研究。 E-mail: huangying2@126.cm第!"卷 第!期 #$%&年&月 光 学 仪 器 '()*+,-*./)0123.)/ 4567!"!.57! 89:;!#$%& 文章编号"%$$<=<&!$##$%&$$!=$#R"=$< 收稿日期!#$%<=$"=$R 基金项目!黑龙江省教育厅海外学人科研资助项目#.57%#<!Dd$%Z$'黑龙江省留学归国人员科学基金资助项目#-+#$%!+$#$ 作者简介!罗 伟#%>RR%$!男!副教授!主要从事中高能物理/激光与物质相互作用方面的研究&3=F?A6"6WBLR%%!%&!7J5F 通信作者!黄 颖#%>>$%$!女!硕士研究生!主要从事仪器科学与技术方面的研究&3=F?A6"E9?:GLA:GZ#!%#&7J5F 激光等离子体加速电子机制研究进展 罗 伟%"#"黄 颖%"孙 宇%"#"安 妮% #%7东北石油大学 电子科学学院!黑龙江 大庆 %&!!%"' #7黑龙江省高校校企共建测试计量技术及仪器仪表工程研发中心!黑龙江 大庆 %&!!%"$ 摘要!通过激光等离子体相互作用获得的高能电子束流在医学成像'癌症治疗'快点火聚变以及 天体物理学等方面有着广泛的应用前景!随着啁啾脉冲放大技术的不断发展"激光脉冲的强度 大幅提高的同时脉冲持续时间逐渐减小"超短超强激光脉冲与等离子体相互作用中激发出的大 振幅的等离子体尾波能够有效地提高加速电子的能量!通过介绍近年来激光等离子体加速电 子的主要加速机制的同时介绍该领域一些新的研究进展! 关键词!激光等离子体相互作用%电子加速%啁啾脉冲放大技术 中图分类号!)["$&7"! 文献标志码!, !"#"%$7!>&>&T7ABB:7%$$<=<&!$7#$%&7$!7$%R A/./&"%0/(-"4/&/1-2"(6/,042"0&,3/25%&,30,#(-/2,1-#"( E.:-<'%!#!".)$%*'(=%!H.$*+%!#!)$$'% #%7+566;G;5C36;J@H5:AJ/JA;:J;!.5H@E;?B@(;@H56;9F1:AU;HBA@L!K?VA:G%&!!%"!+EA:?' #71:AU;HBA@L=3:@;HIHAB;0cK+;:@;H5C2;?B9HA:G?:M);B@A:G);JE:565GLc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引 言 高品质电子束流在物理学/医学等方面有着大量的应用需求!然而由于空间电场梯度等限制!传统加 速器体积庞大而且造价极高!所以如何在短距离内获得高品质的电子束流一直是物理学探索的前沿课 题&随着激光技术的出现!%>R>年)?TAF?等首先从理论上验证了基于激光与等离子体相互作用产生等