Control of electron beam current, charge, and energy spread using density downramp injection in laser wakefield accelerators
Identifikátory výsledku
Kód výsledku v IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F10974938%3A_____%2F25%3A25_86_21" target="_blank" >RIV/10974938:_____/25:25_86_21 - isvavai.cz</a>
Výsledek na webu
<a href="https://doi.org/10.1063/5.0295050" target="_blank" >https://doi.org/10.1063/5.0295050</a>
DOI - Digital Object Identifier
<a href="http://dx.doi.org/10.1063/5.0295050" target="_blank" >10.1063/5.0295050</a>
Alternativní jazyky
Jazyk výsledku
angličtina
Název v původním jazyce
Control of electron beam current, charge, and energy spread using density downramp injection in laser wakefield accelerators
Popis výsledku v původním jazyce
This study explores nanoparticle-assisted electron injection as a method for controlling beam charge in laser wakefield acceleration through particle-in-cell simulations. We systematically investigate how the material (Li through Au) and size (50–200 nm) of nanoparticles influence electron injection dynamics and beam charge. Our results demonstrate that beam charge (10–600 pC) can be effectively controlled by adjusting these parameters. We identify a saturation threshold in the nanoparticle electric field strength, beyond which beam charge depends on the total number of atoms in the nanoparticle rather than on the electron density after ionization. Significant electron injection occurs across multiple plasma wave periods with distribution patterns influenced by nanoparticle properties, leading to increased beam charge but a broader energy spread. These findings offer practical guidelines for experimental implementation of nanoparticle-assisted injection in laser wakefield accelerators to tailor electron beam characteristics for various applications.
Název v anglickém jazyce
Control of electron beam current, charge, and energy spread using density downramp injection in laser wakefield accelerators
Popis výsledku anglicky
This study explores nanoparticle-assisted electron injection as a method for controlling beam charge in laser wakefield acceleration through particle-in-cell simulations. We systematically investigate how the material (Li through Au) and size (50–200 nm) of nanoparticles influence electron injection dynamics and beam charge. Our results demonstrate that beam charge (10–600 pC) can be effectively controlled by adjusting these parameters. We identify a saturation threshold in the nanoparticle electric field strength, beyond which beam charge depends on the total number of atoms in the nanoparticle rather than on the electron density after ionization. Significant electron injection occurs across multiple plasma wave periods with distribution patterns influenced by nanoparticle properties, leading to increased beam charge but a broader energy spread. These findings offer practical guidelines for experimental implementation of nanoparticle-assisted injection in laser wakefield accelerators to tailor electron beam characteristics for various applications.
Klasifikace
Druh
J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science
CEP obor
—
OECD FORD obor
10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)
Návaznosti výsledku
Projekt
<a href="/cs/project/GF22-42963L" target="_blank" >GF22-42963L: Fyzika plazmatu silných QED polí v laboratořích vybavených lasery s výkonem PW a více</a><br>
Návaznosti
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Ostatní
Rok uplatnění
2025
Kód důvěrnosti údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Údaje specifické pro druh výsledku
Název periodika
Physics of Plasmas
ISSN
1070-664X
e-ISSN
1089-7674
Svazek periodika
32
Číslo periodika v rámci svazku
12
Stát vydavatele periodika
US - Spojené státy americké
Počet stran výsledku
10
Strana od-do
123104 (1 - 10)
Kód UT WoS článku
001638931100001
EID výsledku v databázi Scopus
2-s2.0-105024983127