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激光等离子体加速器中下坡注入包络模型的应用

DOI：10.1088/1361-6587/ab5298 期刊：Plasma Physics and Controlled Fusion 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 来自等离子体加速器的高6D亮度电子束路径依赖于数值模拟来研究和解释新物理现象及参数范围。粒子模拟（PIC）代码是实现这一目的的可靠工具，但全尺度模拟在计算上具有挑战性，尤其是进行大规模参数扫描时。近似模型和求解器可作为快速评估新参数范围的替代方案，但需明确这些模型在具体问题中的适用性。本研究探讨了微扰导向中心求解器在激光尾波场加速器中模拟密度下降斜坡注入的实用性。我们还报告了EuPRAXIA项目中密度下降斜坡注入的研究结果，发现该方法能产生能量250 MeV、电荷量30 pC的电子束，完全满足注入器阶段要求——能量分散<1%、发射度<100 nm。
作者： Thales Silva，A. Helm，J. Vieira，R. Fonseca，L. O. Silva
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研究概述 实验方案

研究目的

研究摆动力导向中心求解器在模拟激光尾波场加速器中密度下坡注入方面的实用性，并报告欧普拉西亚（EuPRAXIA）项目背景下密度下坡注入的相关结果。

研究成果

PGC模拟能准确预测锐利密度跃变下的注入束流电荷与加速梯度，显著提升计算速度。但对于平缓跃变，其注入过程与全粒子模拟存在差异。该研究还确定了EuPRAXIA项目注入段的最优参数，可产生符合项目要求的高品质电子束流。

研究不足

PGC算法在模拟注入过程时的准确性会随着密度过渡更平滑、斜坡更长而降低，在这些情况下注入细节无法完全还原。此外，该算法在某些条件下可能无法准确预测发射度和能散。

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