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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离子加速,特别涉及一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法和仿真方法。
技术介绍
1、粒子加速器是人类探索微观物质世界的重要利器,随着科学技术的不断进步,各个领域的研究人员,对粒子加速器的性能提出了更高的要求。但是,大型加速器在带来高性能的同时也大幅提升了造价,因此,粒子加速器的小型化一直是粒子加速器技术的重要发展方向。高加速梯度是粒子加速器小型化的关键技术,为此研究人员探索了多种高梯度粒子加速技术,如介质激光加速器(dla),等离子体加速(plasma wake fieldacceleration),激光尾场加速(laser wake-field acceleration),双束流加速器(two-beam accelerator)等。不同的高梯度加速机制,具有各自独特的优势,如高流强、高束流品质、制造成本较低等,也决定了其不同的应用领域。
2、目前的介质激光加速器示范装置,主要采用介质光栅加速结构,可分为单边光栅和双边光栅两种。单边光栅由于其开放式的结构,激光脉冲能量的利用率较低,双边光栅结构则会导致电子束通道尺寸较小,限制了其在大束团和重离子加速的应用。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有的激光脉冲能量的利用率较低,以及电子束通道尺寸较小等问题;提供一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法和仿真方法,可以有效降低了激光脉冲的反射率,提高其能量利用效率。
2、具体的,本专利技术提供一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,包括:
< ...【技术保护点】
1.一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,包括:在介质的上表面刻蚀光栅,将石墨烯覆盖于介质上表面,并在石墨烯表面形成等离激元;在介质下表面衬有金属层;
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,令表面电场的X轴为光栅分布方向,Z轴为光栅宽度方向,Y轴垂直于所述介质上表面方向;
3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,所述激光以入射角θ照射在光栅表面以激发所述等离激发时,满足以下关系:
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,所述等离激元沿Z方向的电场分量加速,还包括:
5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,所述石墨烯表面电场沿Y方向呈指数衰减,还包括:
6.一种采用权利要求1-5任一所述的基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法的仿真方法,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述的仿真方法,其特征在于,所述石墨烯取20层,仿真获得70至130TH
8.一种石墨烯光栅结构,包括介质和金属层;其特征在于,所述石墨烯光栅结构还包括:在所述介质的上表面刻蚀光栅,将石墨烯覆盖于介质上表面,并在石墨烯表面形成等离激元;所述金属层设置于介质下表面;所述光栅表面在接收到一预设角度的激光后,在光栅表面以激发所述等离激元;且仅当满足预设条件时,产生相应的衍射波,当衍射波矢与入射光波矢叠加并与等离激元波长匹配时,产生表面电子共振,产生表面等离激元。
9.根据权利要求8所述的石墨烯光栅结构,其特征在于,所述光栅等距离分布于所述介质上表面,且在激光入射后形成表面电场,所述表面电场以光栅分布方向为X轴,光栅宽度方向为Z轴,垂直于所述介质上表面方向为Y轴;在激光入射所述等离激元沿Z方向的电场分量加速,石墨烯表面电场沿Y方向呈指数衰减。
10.一种激光加速器,其特征在于,所述激光加速器采用如权利要求1-5任一所述的基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法进行粒子加速。
...【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,包括:在介质的上表面刻蚀光栅,将石墨烯覆盖于介质上表面,并在石墨烯表面形成等离激元;在介质下表面衬有金属层;
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,令表面电场的x轴为光栅分布方向,z轴为光栅宽度方向,y轴垂直于所述介质上表面方向;
3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,所述激光以入射角θ照射在光栅表面以激发所述等离激发时,满足以下关系:
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,所述等离激元沿z方向的电场分量加速,还包括:
5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法,其特征在于,所述石墨烯表面电场沿y方向呈指数衰减,还包括:
6.一种采用权利要求1-5任一所述的基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法的仿真方法,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述的仿...
【专利技术属性】
技术研发人员:林宏翔,魏晓慧,廖天发,王文辕,杜娟,
申请(专利权)人:惠州学院,
类型:发明
国别省市:
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