Měření délky elektronového svazku urychleného laserem generovanými plazmovými vlnami

Abstract

Bakalárska práca je venovaná návrhu diagnostiky tvaru ultrakrátkeho elektrónového zväzku urýchleného pomocou brázdových vĺn v plazme za využitia vysokointenzívneho laserového impulzu. V práci je zhrnutá základná teória vysokointenzívnych laserových impulzov a vzniku plazmových brázdových vĺn, ktoré sú tieto impulzy schopné vybudiť. Elektrónové zväzky urýchľované takouto brázdovou vlnou môžu mať ultrakrátke trvanie, iba v ráde femtosekúnd. Na základe prehľadu aktuálne dostupných metód na meranie ultrakrátkych elektrónových zväzkov bolo zistené, že najvhodnejšou metódou na určenie dĺžky elektrónového zväzku je využitie koherentného prechodového žiarenia vznikajúceho pri priechode elektrónového zväzku kovovou fóliou. Preto bola navrhnutá diagnostika na určenie tvaru a usporiadania produkovaných elektrónových zväzkov pomocou tejto metódy, pri ktorej sú analyzované rozdiely výsledných spektier koherentného prechodového žiarenia. Spektrá boli analyzované pomocou programu Matlab. Bolo určené rozpätie vlnových dĺžok, na ktorých môžeme pozorovať rozdiely vo výsledných spektrách a na ich základe určiť tvar elektrónových zväzkov, ako aj identifikovať vláčik za sebou idúcich zväzkov.

This bachelor thesis is devoted to designing a diagnostics of the shape of an ultrashort electron beam accelerated by laser wakefield acceleration in the plasma using a high-intensity laser pulse. Electron beams accelerated by the wakefield have an ultrashort duration in order of femtoseconds. Based on an analysis of current methods it was found that the most suitable method for determining the length of the electron beam is coherent transition radiation (CTR), generated during the transition of the electron beam through a metallic foil. A diagnostic has been proposed to determine the shape and configuration of produced electron beams using CTR, where the differences in the resulting CTR spectra are analyzed. These spectra were analyzed using Matlab. The wavelength range, where we can observe differences in the resulting spectra, was examined. Based on these differences, the shapes of accelerated electron beams were determined. Moreover, a train of several electron beams was identified by this method.