MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798384044154
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■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham005688
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aCardarelli,  Jason.
■24510▼aLaser  Wakefield  Accelerated  Electron  Beams:  Optimization,  Novel  Energy  Diagnostic,  and  Experimental  Applications
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a182  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Thomas,  Alexander  G.  R.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2024.
■520    ▼aThis  thesis  describes  the  results  of  four  experiments  using  Laser  Wakefield  Acceleration  (LWFA)  to  generate  highly  relativistic  electron  beams.  These  beams  were  subsequently  used  to  optimize  beam  energy  and  relative  energy  spread,  develop  a  novel  spectral  diagnostic  for  these  systems,  and  conduct  applied  studies  into  the  current  filamentation  instability  and  positron  generation.The  first  experiment  described  in  this  thesis  demonstrates  shock  injection  of  electrons  into  a  laser  wakefield  accelerator  producing  high  energy  (E    1  GeV)  and  low  relative  energy  spread  (∆E/E    10%)  electron  beams.  This  shock  injection  technique  was  optimized  through  a  scan  of  the  position  of  the  shock-producing  blade,  and  an  average  increase  in  charge,  an  increase  in  relative  energy  spread,  and  a  decrease  in  maximum  energy  with  an  increase  of  the  shock  position  toward  the  center  of  the  accelerator's  length  is  measured.The  second  work  detailed  in  this  thesis  demonstrates  the  angular  streaking  of  a  laser  driver  due  to  transverse  plasma  density  gradients  from  a  supersonic  gas  jet  along  the  propagation  length  of  a  wakefield  accelerator  to  measure  the  angular  dependence  of  the  critical  energy  of  the  resulting  betatron  X-ray  beams  emitted  from  the  trapped  LWFA  electron  beams.  The  critical  energy  of  radiation  from  the  betatron  oscillations  of  the  electron  beam  correlates  with  electron  beam  energy  within  the  accelerator.  This  work  uses  this  fact  to  describe  a  novel  diagnostic  technique  for  measuring  temporally  resolved  on-shot  electron  beam  energy  gain.Beams  produced  via  LWFA  were  used  to  study  the  development  of  the  Weibel-like  relativistic  current  filamentation  instability  by  propagating  them  into  an  independently  controlled  filamentation  cell  with  parametrically  scanned  length,  plasma  density,  and  ionizing  gas  species.  We  find  a  general  agreement  with  the  predicted  relative  amount  of  growth  of  the  instability,  with  deviations  explainable  through  statistical  fluctuations  and  nonlinear  behavior  in  the  highly  developed  filamentation  parameter  space.The  first  demonstration  of  an  LWFA  electron  beam  source  of  positrons  with  sufficient  spectral  and  spatial  quality  to  be  injected  into  a  plasma  accelerator  is  reported  in  this  work.  Selection  and  transport  of  positron  beamlets  containing  Ne+  ≥  105  positrons  in  a  5%  bandwidth  around  600  MeV  with  inherent  femtosecond-scale  duration  and  micron-scale  normalized  emittance  is  shown.  While  the  ∼  16  fC  positron  beams  have  relatively  low  charge  compared  to  the  nC's  of  charge  from  conventional  accelerator  sources,  the  charge  of  the  beams  produced  from  similar  LWFA  sources  is  expected  to  scale  favorably  with  increasing  laser  driver  power.  Numerical  simulations  show  the  feasibility  of  these  beams  to  be  injected  and  further  accelerated  via  LWFA.The  results  presented  in  this  thesis  should  help  LWFA  experiments  to  improve  the  spectral  qualities  of  the  electron  beams  they  produce,  control  the  filamentation  of  these  beams  due  to  propagation  in  plasma  media,  and  provide  relativistic  positron  beams  suitable  for  positron  wakefield  acceleration.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aPlasma  physics
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aNuclear  engineering
■653    ▼aLaser  Wakefield  Acceleration
■653    ▼aRelativistic  electron  beams
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■653    ▼aLWFA  experiments
■653    ▼aPlasma  media
■690    ▼a0759
■690    ▼a0605
■690    ▼a0552
■690    ▼a0791
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bNuclear  Engineering  &  Radiological  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164475▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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