Using 15 TW laser pulses, we present a systematic investigation on tabletop inverse Compton scattering (ICS) hard x-ray source based on the self-synchronized combination of laser-driven pure nitrogen plasma accelerator and plasma mirror (PM). In the scheme of pure nitrogen medium and ionization induced injection, the laser wake-field acceleration (LWFA) is performed at a lower laser intensity of a0 ∼ 2 and a lower plasma density of ne ∼ 8 × 1018 cm−3, which lead to the weak evolution of beam profile and high energy transmission rate of 95%. We found the quality of electron beam is insensitive to the focus position of the laser pulse near the tail of gas jet, so it becomes possible to place the focus close to the PM. Tunning the collision point of accelerated electron bunch and reflected laser beam to the optical focal spot, ICS is dramatically increased. Ultimately, the produced ICS x-rays have the yield of 4.5 × 107. And the photon number exceeding 200 keV is about 1.2 × 107. Demonstrated by our results, stable and high yield of x-ray source in hundreds of keV range could be achieved via all-optical ICS driven by only ten terawatt lasers. This reduces the threshold of obtaining high-energy femtosecond x-rays.
15 TWレーザーパルスを用いて、レーザー駆動純窒素プラズマ加速器とプラズマミラー（PM）の自己同期組み合わせに基づく、卓上型逆コンプトン散乱（ICS）硬X線源の系統的調査を提示する。純窒素媒質とイオン化誘起インジェクションのスキームにおいて、レーザー航跡場加速（LWFA）は、より低いレーザー強度a0 ∼ 2およびより低いプラズマ密度ne ∼ 8 × 10^18 cm^-3で実行され、これによりビームプロファイルの弱い発展と95%の高いエネルギー透過率がもたらされる。電子ビームの品質がガスジェット尾部近傍のレーザーパルスの焦点位置に対して鈍感であることを見出し、そのため焦点をPMの近くに配置することが可能となる。加速電子バンチと反射レーザーパルスの衝突点を光学焦点に調整することにより、ICSが劇的に増大する。最終的に、生成されたICS X線は4.5 × 10^7の収量を有する。そして200 keVを超える光子数は約1.2 × 10^7である。我々の結果により実証されたように、わずか10 TWレーザーによる全光学ICSを介して、数百keV領域の安定した高収量X線源が達成され得る。これにより、高エネルギーfs X線を得るための閾値が低下する。