مدل حفره بیضی گون در تولید بسته های الکترونی شبه تک انرژی

در این پایان نامه شتاب میدان عقبه لیزری الکترون در رژیم حفره (یا حباب) بیضیگون مورد بررسی قرار گرفت. همینطور دریافتیم بدون در نظر گرفتن تاثیر پالس لیزر، از بین الکترون های محیط پلاسما تنها بخشی از آنها که از محور بیضی فاصله دارند می توانند در حفره بدام افتاده و شتاب بگیرند. درصد این الکترون ها به شرایط محیط پلاسما و هندسه حفره وابسته است که برای پارامترهای انتخابی ما حدود 65 % درصد از الکترون ها ی در مسیر حفره را شامل می شود. باقی الکترون های محیط پلاسما از روی حفره پراکنده می شوند. در فصل 4 با در نظر گرفتن تاثیر پالس لیزر، سطح مقطع به دام اندازی الکترون ها در حفره بیضیگون را مجددا مورد بررسی قرار دادیم. برهمکنش الکترون ها با پالس لیزر را توسط دیدگاه نیروی پیشران وارد مسئله کردیم. نتایج شبیه سازی تک ذره ای نشان می دهد دامنه بهینه ای برای اغلب محدوده ها وجود دارد که در آن سطح مقطع به دام افتادن الکترون ها بیشترین مقدار را دارد. البته مطابق انتظار با بزرگتر کردن دامنه پالس از این مقدار، نیروی پیشران پالس لیزری بخش عمده ای از الکترون های محیط پلاسما را پراکنده کرده و سطح مقطع به دام اندازی الکترون ها شدیدا کاهش می یابد. همچنین برای بررسی دقیق تر فرایند شتاب الکترون های محیط پلاسما دینامیک تعدادی از آن ها که بصورت کاتوره ای در قرصی به قطر r قرار داده شده اند بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی تقسیم بندی الکترون ها به سه گروه را به خوبی نشان می دهد. گروه اول الکترون هایی هستند که بصورت مستقیم (dla) توسط نیروی پیشران پالس لیزری شتاب می گیرند، گروه دوم الکترون هایی هستند که از پالس عبور می کنند ولی شرایط به دام افتادن درون حفره را ندارند، و بالاخره گروه سوم گروهی که در انتهای حباب به دام افتاده و شتاب می گیرند. پس از بررسی های به عمل آمده مشخص شد بهترین پارامترهای شتاب برای به دام اندازی الکترون ها 10 و 10 به ازای طول پالس ، قطر لکه لیزری 16/3 ، و شعاع های بیضیگون 9 و 42/9 می باشد. کاهش فزاینده سطح مقطع با افزایش بیشتر (کاهش چگالی محیط پلاسما) را می توان به دلیل کاهش نیروهای حفره دانست. البته افزایش سرعت حفره نیز می تواند کار به دام افتادن الکترونها را بسیار سخت تر نماید. نکته ی جالب توجه دیگر در این شرایط، رسیدن به حالت مجانبی 40? است. این بدان معناست که در دورترین شرایط از حالت بهینه نیز انتظار می رود تا 40? الکترونها به دام بیفتند. البته وجود یک ناحیه بهینه برای دستیابی به سطح مقطع بزرگ (30 ) آزادی عمل بیشتری را باعث شده است (در شرایط(12 )). نکته ی حائز اهمیت دیگر از بین رفتن فرایند به دام اندازی الکترونها در 18 است. در واقع دامنه های بزرگ پالس لیزری یک دامنه قطع قابل تعریف است که در آن نیروی قوی پیشران پالس لیزری به دام افتادن الکترون ها را متوقف می کند.