Control of electron injection and acceleration in Laser-Wakefield Accelerators

Résumé : Les accélérateurs laser-plasma, plus compacts, constituent une alternative prometteuse aux accélérateurs conventionnels. Quand un laser ultra-intense est focalisé dans une cible de gaz sous-dense, des ondes plasma présentant des champs électriques de grande amplitude sont générées. Les électrons qui sont piégés dans ces ondes plasmas peuvent être accélérés jusqu’à des énergies de plusieurs GeV. Malgré leur fort potentiel, les accélérateurs laser-plasma font face à plusieurs difficultés, notamment en ce qui concerne la stabilité et la reproductibilité du faisceau au moment de l’injection dans la structure accélératrice. Dans ce manuscript, plusieurs techniques d’injection d’électrons sont présentées et comparées, notamment les méthodes d’injection dans un gradient raide de densité et d’injection par ionisation. Nous montrons qu’il est possible d’obtenir des faisceaux d’électrons stables et contrôlables en combinant ces deux techniques. Nous étudions également un moyen de manipuler le paquet d’électrons dans l’espace des phases afin de s’affranchir de la limite de déphasage et d’accélérer un peu plus les électrons. Cette technique est utilisée pour augmenter l’énergie de faisceaux d’électrons quasi-monoénergétiques. Par ailleurs, nous analysons l’origine de l’évolution du moment angulaire des électrons, précédemment observé expérimentalement. Enfin, nous présentons la démonstration expérimentale d’une nouvelle méthode permettant de réduire fortement la divergence du faisceau d’électron, la lentille laser-plasma.
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Contributeur : Emilien Guillaume <>
Soumis le : lundi 4 janvier 2016 - 15:52:59
Dernière modification le : mercredi 25 avril 2018 - 10:45:02

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Emilien Guillaume. Control of electron injection and acceleration in Laser-Wakefield Accelerators. Plasma Physics [physics.plasm-ph]. École Polytechnique, 2015. English. 〈tel-01249964v2〉

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