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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

技术编号:40819254 阅读:32 留言:0更新日期:2024-03-28 19:37
本发明专利技术提供基于石墨烯表面等离激元的电子加速方法和仿真方法;其中,所述电子加速通过在在介质的上表面刻蚀光栅,将石墨烯覆盖于介质上表面;采用激光以入射角θ照射在光栅表面产生相应的衍射波,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,即激发了石墨烯表面等离激元,表面等离激元将入射激光的能量以表面电子共振的方式束缚在石墨烯表面,有效提高了介质激光加速器的能量利用效率;利用表面等离激元传播长度与入射激光波长相关的特性,采用波长较大的THz激光,有效改善了介质激光加速器的束流孔径及束场相互作用长度,足够大的束流孔径及束场相互作用长度,使得本方案可以用于大束团的加速,因此该技术可以拓展到质子、重离子加速。

【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,限制了其本文档来自技高网...

【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...

【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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