Development of Ultrashort Relativistic Electron Beams as a Plasma Diagnostic
开发用于等离子体诊断的超短相对论电子束
基本信息
- 批准号:1804463
- 负责人:
- 金额:$ 48万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-08-01 至 2022-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
A very powerful laser can be used to accelerate electrons to high energies by interacting with a state of matter known as a plasma, an ionized gas of charged particles. The laser achieves this by creating waves in the plasma, like a boat pushing through water, on which the electrons can surf and be accelerated to high energies. In this project, electrons accelerated with lasers will be used to image and, in turn, better understand the behavior of the plasma itself. The techniques and understanding obtained in this study will further help the development of compact particle accelerators, which can impact everything from cancer therapy to imaging stresses in aircraft wings. Electron beams produced by laser driven plasma waves are especially brief in duration and tightly focused, so they may be used for imaging of very rapidly changing phenomena. In this project, one of the most powerful lasers in the world, the NSF funded HERCULES laser at the University of Michigan, will be used to create electron beams to probe electromagnetic field structures that are produced when lasers interact with solid materials. In particular, these include surface magnetic fields, reconnecting magnetic fields and Weibel instability filaments. An intense electron beam will also be used to heat and produce high energy density plasmas which can be used to better understand astrophysically relevant phenomena in a laboratory setting.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非常强大的激光可通过与称为等离子体的物质(一种带电颗粒的电离气体)相互作用来将电子加速到高能。激光通过在等离子体中创建波浪,就像一条船在水中推出,电子可以在其上冲浪并加速到高能。 在这个项目中,用激光加速的电子将用于图像,进而更好地了解等离子体本身的行为。 这项研究中获得的技术和理解将进一步有助于紧凑的颗粒加速器的发展,这可能会影响从癌症治疗到飞机机翼成像应力的所有事物。激光驱动的等离子体波产生的电子束在持续时间尤其简短,并紧密聚焦,因此它们可用于成像非常快速变化的现象。在这个项目中,是世界上最强大的激光之一,是密歇根大学的NSF资助的Hercules激光器,将用于创建电子束以探测激光与实心材料相互作用时产生的电磁场结构。特别是,这些包括表面磁场,重新连接磁场和微胞胎不稳定性丝。强烈的电子束也将用于加热和产生高能量密度的等离子体,可用于在实验室环境中更好地理解天体物理相关现象。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的智力来评估值得支持的优点和更广泛的影响审查标准。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Polarized QED cascades
- DOI:10.1088/1367-2630/abf584
- 发表时间:2020-10
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:D. Seipt;C. Ridgers;D. Del Sorbo;Alec G. R. Thomas
- 通讯作者:D. Seipt;C. Ridgers;D. Del Sorbo;Alec G. R. Thomas
Predominant contribution of direct laser acceleration to high-energy electron spectra in a low-density self-modulated laser wakefield accelerator
低密度自调制激光尾场加速器中直接激光加速对高能电子谱的主要贡献
- DOI:10.1103/physrevaccelbeams.24.011302
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:1.7
- 作者:King, P. M.;Miller, K.;Lemos, N.;Shaw, J. L.;Kraus, B. F.;Thibodeau, M.;Hegelich, B. M.;Hinojosa, J.;Michel, P.;Joshi, C.
- 通讯作者:Joshi, C.
2020 roadmap on plasma accelerators
- DOI:10.1088/1367-2630/abcc62
- 发表时间:2021-03-01
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:Albert, Felicie;Couprie, M. E.;Zeil, Karl
- 通讯作者:Zeil, Karl
Characterization of laser wakefield acceleration efficiency with octave spanning near-IR spectrum measurements
- DOI:10.1103/physrevaccelbeams.25.101302
- 发表时间:2020-11
- 期刊:
- 影响因子:1.7
- 作者:M. Streeter;Y. Ma;B. Kettle;S. Dann;E. Gerstmayr;F. Albert;N. Bourgeois;S. Cipiccia;J. Cole;I. Gallardo González;A. Hussein;D. Jaroszynski;K. Falk;K. Krushelnick;N. Lemos;N. Lopes;C. Lumsdon;O. Lundh;S. Mangles;Z. Najmudin;P. Rajeev;R. Sandberg;M. Shahzad;M. Šmíd;R. Spesyvtsev;D. Symes;G. Vieux;A. Thomas
- 通讯作者:M. Streeter;Y. Ma;B. Kettle;S. Dann;E. Gerstmayr;F. Albert;N. Bourgeois;S. Cipiccia;J. Cole;I. Gallardo González;A. Hussein;D. Jaroszynski;K. Falk;K. Krushelnick;N. Lemos;N. Lopes;C. Lumsdon;O. Lundh;S. Mangles;Z. Najmudin;P. Rajeev;R. Sandberg;M. Shahzad;M. Šmíd;R. Spesyvtsev;D. Symes;G. Vieux;A. Thomas
Modeling chromatic emittance growth in staged plasma wakefield acceleration to 1 TeV using nonlinear transfer matrices
使用非线性传输矩阵对分级等离子体尾场加速至 1 TeV 的色发射度增长进行建模
- DOI:10.1103/physrevaccelbeams.24.104602
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:1.7
- 作者:Thomas, Alec G. R.;Seipt, Daniel
- 通讯作者:Seipt, Daniel
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