Генерация рентгеновских и гамма лучей при взаимодействии мощных лазерных импульсов с плазменными слоями

Kulagin, Viktor Vladimirovich; Kornienko, Vladimir Nikolaevich; Cherepenin, Vladimir Alekseevich

Abstract

We study generation of x-rays and gamma rays through Thomson backscattering of a probe laser pulse off attosecond relativistic electron bunch generated by accelerating laser pulse from a thin plasma layer. With the help of two dimensional numeric simulation, typical parameters of electron bunches are derived. In particular, the energy of the electrons in the bunch can reach hundreds of MeV, and the charge of the bunch range from tens of picocoulomb to several nanocoulomb. It is shown that in this scheme, using modern lasers, it is possible to generate attosecond x-ray and gamma beams with maximum energy of several MeV.

сверхмощные лазерные импульсы
релятивистские аттосекундные электронные пучки
аттосекундные рентгеновские пучки
super-intense laser pulses
relativistic attosecond electron beams
attosecond x-ray beams

Аннотация (на русском)

Генерация рентгеновских и гамма лучей при взаимодействии мощных лазерных импульсов с плазменными слоями

Исследуется генерация рентгеновских и гамма лучей за счет томсоновского рассеяния при отражении пробного лазерного импульса от релятивистских электронных пучков аттосекундной длительности, сформированных из тонких плазменных слоев ускоряющим лазерным импульсом. С помощью двумерного численного моделирования определены характерные параметры электронных сгустков. В частности, энергия электронов в сгустке может достигать сотен МэВ, а заряд сгустка составлять от десятков пикокулон до нескольких нанокулон. Показано, что в такой схеме при использовании современных лазеров возможна генерация аттосекундных рентгеновских и гамма пучков с максимальной энергией в единицы МэВ и высокой яркостью.

For citation

Kulagin V.V., Kornienko V.N., Cherepenin V.A. Генерация рентгеновских и гамма лучей при взаимодействии мощных лазерных импульсов с плазменными слоями // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 12.

References

G. A. Krafft and G. Priebe. // Compton Sources of Electromagnetic Radiation. Rev. Accl. Sci. Techol. V. 3. P. 147 (2010).
Kulagin V.V., Cherepenin V.A., Hur M.S., Suk H. // Theoretical Investigation of Controlled Generation of a Dense Attosecond Relativistic Electron Bunch from the Interaction of an Ultrashort Laser Pulse with a Nanofilm. Phys. Rev. Lett., V. 99, P. 124801 (2007).
Victor V. Kulagin, Vladimir A. Cherepenin, Yuri V. Gulyaev, Vladimir N. Kornienko, Ki Hong Pae, Victor V. Valuev, Jongmin Lee, and Hyyong Suk. // Characteristics of relativistic electron mirrors generated by an ultrashort nonadiabatic laser pulse from a nanofilm, Physical Review E, V. 80, P. 016404 (2009).
Кулагин В.В., Корниенко В.Н., Черепенин В.А. // Лазерное формирование релятивистских электронных сгустков субмикронной длительности из плазменных слоев. Журнал радиоэлектроники: электронный журнал, № 12, (2014).
В. В. Кулагин, В. Н. Корниенко, В. А. Черепенин, Х. Сак. // Генерация мощных когерентных аттосекундных рентгеновских импульсов с помощью релятивистских электронных зеркал, Квантовая электроника, V. 43, № 5, P. 443-448 (2013).
Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теория поля, М.: Наука, 1988. Глава 6, параграф 48.
S. Corde, K. Ta Phuoc, G. Lambert, R. Fitour, V. Malka, and A. Rousse. // Femtosecond x rays from laser-plasma accelerators. Rev. Mod. Phys. V. 85. P. 1. (2013).