Thomson scattering (TS) of electromagnetic radiation by relativistic electrons is of great interest as an electron distribution diagnostics in high temperature plasma devices. A Monte Carlo approach to TS simulation has been implemented. It is based on first principles, i.e. on the integration of electron trajectories and on the computation and averaging of radiated Liénard–Wiechert fields. The treatment is relativistic. Nonlinear effects, arising from ultraintense lasers (both linear and circular polarizations having been considered) and/or from highly energetic electrons, are included from the outset. TS spectra from isotropic monoenergetic electron distribution functions and from the relativistic Maxwellian distribution have been extensively studied, both for low-intensity and for ultraintense incoming laser. A particularly simple quadratic dependence of S2(ω) on ω has been found in the case of monoenergetic distributions. Numerical results are checked against known analytical results for low-intensity lasers, and found to be in agreement with them. For high-intensity lasers, new effects on scattered spectra arise, like an overall red-shift or the appearance of higher harmonics. The numerical methods developed in this work are general enough to deal with anisotropic and/or non-Maxwellian distribution functions.
相対論的電子による電磁放射のトムソン散乱（TS）は、高温プラズマ装置における電子分布診断として大きな関心を集めている。TSシミュレーションへのモンテカルロ手法が実装された。これは第一原理に基づいており、すなわち電子軌道の積分と、放射されるリエナール・ヴィーヒェルト場の計算および平均化に基づいている。この手法は相対論的である。超高強度レーザー（直線偏光および円偏光の両方が考慮されている）および/または高エネルギー電子から生じる非線形効果が、当初から含まれている。等方的な単一エネルギー電子分布関数および相対論的マクスウェル分布からのTSスペクトルが、低強度および超高強度の入射レーザーの両方について広範囲に研究された。単一エネルギー分布の場合、S2(ω)のωに対する特に単純な二次依存性が見出された。数値結果は、低強度の場合の既知の解析結果と照合され、それらと一致することが確認された。高強度レーザーの場合、全体的な赤方偏移や高次高調波の出現など、散乱スペクトルに新しい効果が生じる。本研究で開発された数値手法は、異方性および/または非マクスウェル分布関数を扱うのに十分な一般性を備えている。