بررسی شتاب ذرات باردار در روش لیزر چرپ فمتوثانیه

در این تحقیق، موضوع شتاب الکترون توسط یک تپ لیزر گوسی فمتوثانیه چرپ را بررسی می کنیم. ابتدا شتاب الکترونی در خلاء را بررسی نموده و سپس اثر تپ فمتوثانیه چرپ در ایجاد میدان عقبه هنگام انتشار از یک کانال پلاسمایی شلجمی را بررسی خواهیم کرد. در شتاب الکترونی در خلاء، بررسی ها بر مبنای مدل همزمانی سرعت فاز صورت گرفته و نشان داده شده است که پارامتر چرپ می تواند شرایط را برای همزمانی سرعت الکترون و سرعت فاز موج برقرار کرده و الکترون از تپ لیزر انرژی دریافت کند. سه قطبش دایروی، خطی و بیضوی برای تپ لیزر انتخاب شده و هریک در برهمکنش با الکترون قرار داده شده است. مشاهده می شود که قطبش خطی به دلیل ارائه نیروی محوری بزرگتر نسبت به سایر قطبش ها در شتاب تک الکترون موفق تر عمل کرده و این درحالی است که در شتاب دسته الکترون قطبش دایروی نتایج بهتری را بدست می دهد، که علت آن به چگونگی توزیع فضایی و سرعت اولیه الکترون ها وابسته است. در فصل سوم این تحقیق، با توجه به فراگیر شدن شتاب الکترون ها توسط میدان عقبه لیزری، تولید میدان عقبه و ویژگی های مربوط به آن، وقتی تپ لیزر چرپ در یک کانال پلاسمای شلجمی شکل منتشر می شود، مطالعه و بررسی شده است. معادله انتشار تپ لیزر چرپ در داخل کانال پلاسما با در نظر گرفتن اثراتی همچون نسبیتی، پاشندگی سرعت گروه و تولید میدان عقبه، تعیین و نوشته شده و با روش بسط وابسته به چشمه حل شده است. این بررسی در دو ناحیه خطی و غیرخطی شدت لیزر صورت گرفته و چگونگی برانگیزش میدان عقبه در دو بعد، در راستاهای محوری و شعاعی تعیین شده است. اثرات نسبیتی و پاشندگی سرعت گروه در کنار یکدیگر موجب تغییراتی در شدت لیزر در حین انتشار در کانال پلاسما شده و در نتیجه در بزرگی میدان عقبه تولیدی موثر واقع خواهد شد. دو حالت چرپ اولیه مثبت و منفی به همراه حالت اولیه غیرچرپ برای تپ لیزر در نظر گرفته شده و نتایج بدست آمده با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته است.