Laser-plasma interaction experiments using a 70 TW short-pulse laser were conducted to investigate the properties of electron beams produced from laser wakefield acceleration. In addition to narrow divergence electron beams in excess of 200 MeV, lower energy components of the electron beam were observed to have an annular emission pattern with much larger divergence. This ring-shaped component of the beam is up to several MeV in energy and gives rise to a corresponding increase in the divergence of bremsstrahlung x-rays while producing more background radiation. Scaling measurements of the emission angle of the beam with respect to plasma density were also made. From 3D numerical simulations of the interaction, it is shown that this phenomenon results from energetic electrons in the laser-driven wakefield which are not trapped by the plasma wave, but which can still obtain some longitudinal momentum from the interaction.
70 TW短パルスレーザーを用いたレーザープラズマ相互作用実験を実施し、レーザー航跡場加速から生成される電子ビームの特性を調査した。200 MeVを超える狭い発散角の電子ビームに加えて、より低エネルギーの電子ビーム成分が、はるかに大きな発散角を有する環状の放出パターンを示すことが観測された。このリング状のビーム成分は数MeVまでのエネルギーを持ち、制動放射X線の発散角の対応する増大を引き起こし、より多くのバックグラウンド放射を生成する。プラズマ密度に対するビーム放出角のスケーリング測定も行われた。3次元数値シミュレーションにより、この現象はレーザー駆動航跡場内の高エネルギー電子がプラズマ波に捕捉されず、それでもなお相互作用から有限の縦方向運動量を得ることに起因することが示された。