Источник тормозного гамма-излучения и гамма-радиография на основе ускоренных электронов в режиме релятивистского самозахвата света

Аннотация: Инфраструктура XCELS способна обеспечить прорыв в создании рекордно мощного источника гамма-излучения с использованием лазерно-ускоренных электронных пучков. В обоснование этого проведено численное моделирование воздействия короткого лазерного импульса установки XCELS на мишени низкой плотности и выполнен расчет торможения генерируемого сгустка электронов в мишени-конвертере с получением мощного импульса гамма-излучения. Высокая эффективность генерации рекордного числа гамма-квантов с энергией на уровне мульти-МэВ с огромным пиковым потоком обусловлена использованием режима релятивистского самозахвата лазерного импульса как драйвера такого кильватерного ускорения электронов, которое обеспечивает достижение максимального заряда ускоренных до мульти-МэВ электронов и максимального коэффициента конверсии в них лазерной энергии в мишенях околокритической плотности. Продемонстрированы возможность конвертировать до 8 % лазерной энергии в энергию пучка гамма-квантов (с энергией больше 1 МэВ) и перспективы использования полученного источника для проведения глубокой гамма-радиографии за один лазерный выстрел. Последнее также обосновано численным экспериментом по получению гамма-изображений плотных скрытых объектов с рекордной на сегодняшний день толщиной экранировки (до 400 мм железа, что соответствует погонной плотности 320 г/cм²) с хорошим контрастом (высоким пространственным разрешением).

Ключевые слова: лазерный источник электронов, тормозное излучение, мощные импульсы гамма-излучения, глубокая гамма-радиография.