Plasma-channel-guided laser plasma accelerators make it possible to drive high-brilliance compact radiation sources and have high-energy physics applications. Achieving tunable internal injection of the electron beam (e beam) inside the plasma channel, which realizes a tunable radiation source, is a challenging method to extend such applications. In this paper, we propose the use of a channel pinch, which is designed as an initial reduction followed by an expansion of the channel radius along the plasma channel, to achieve internal controlled off-axis e beam injection in a channel-guided laser plasma accelerator. The off-axis injection is triggered by bubble deformation in the expansion region. The dynamics of the plasma wake is explored, and the trapping threshold is found to be reduced radially in the channel pinch. Simulation results show that the channel pinch not only triggers injection process localized at the pinch but also modulates the parameters of the e beam by adjusting its density profile, which can additionally accommodate a tunable radiation source via betatron oscillation.
プラズマチャネル導波レーザープラズマ加速器は、高輝度コンパクト放射源を駆動することを可能にし、高エネルギー物理学への応用がある。プラズマチャネル内部での電子ビームの調整可能な内部入射を実現することは、調整可能な放射源を実現するものであり、そのような応用を拡張するための挑戦的な方法である。本論文では、プラズマチャネルに沿ったチャネル半径の初期減少とそれに続く拡大として設計されたチャネルピンチを用いて、チャネル導波レーザープラズマ加速器における電子ビームの内部制御オフアクシス入射を達成することを提案する。オフアクシス入射は、拡大領域におけるバブル変形によって引き起こされる。プラズマウェイクのダイナミクスを探求し、捕捉閾値がチャネルピンチにおいて径方向に減少することが見出された。シミュレーション結果は、チャネルピンチがピンチに局在する入射過程を引き起こすだけでなく、その密度プロファイルを調整することによって電子ビームのパラメータを変調し、それによりベータトロン振動を介した調整可能な放射源を追加で収容できることを示している。