Сверхъяркий лазерный источник гамма-излучения на основе бетатронного механизма

Аннотация: Рассмотрен процесс генерации синхротронного излучения в плазме околокритической плотности в режиме релятивистского самозахвата распространяющегося лазерного импульса применительно к параметрам установки XCELS. Такой режим распространения обеспечивает ускорение электронов с предельно большим суммарным зарядом (на уровне нескольких десятков нанокулонов) до гигаэлектронвольтных энергий, что определяет очень высокую яркость синхротронного излучения. На основе расчета запаздывающих потенциалов проведены исследования пространственно-временных и спектрально-угловых характеристик вторичного гамма-излучения. Продемонстрировано, что лазерные импульсы установки XCELS позволят генерировать направленное вторичное излучение с энергией фотонов вплоть до 10 МэВ (и выше) и яркостью, превышающей 10²³ фотон.·с^–1·мм^–2·мрад^–2 (при Δλ/λ = 0.1 %), которая оказывается больше яркости тормозного гамма-источника для тех же самых параметров лазера. Это открывает перспективы использования бетатронного источника для фазово-контрастной микроскопии глубоко экранированных объектов.

Ключевые слова: лазерно-плазменное ускорение частиц, режим релятивистского самозахвата лазерного импульса, синхротронное излучение, гамма-излучение.