Laser-plasma electron accelerators can be used to produce high-intensity x-rays, as electrons accelerated in wakefields emit radiation due to betatron oscillations. Such x-ray sources inherit the features of the electron beam; sub-femtosecond electron bunches produce betatron sources of the same duration, which in turn allow probing matter on ultrashort time scales. In this paper we show, via Particle-in-Cell simulations, that attosecond electron bunches can be obtained using low-energy, ultra-short laser beams both in the self-injection and the controlled injection regimes at low plasma densities. However, only in the controlled regime does the electron injection lead to a stable, isolated attosecond electron bunch. Such ultrashort electron bunches are shown to emit attosecond x-ray bursts with high brilliance.
レーザープラズマ電子加速器は、高強度X線の生成に使用できる。なぜなら、航跡場で加速された電子がベータトロン振動により放射を放出するからである。このようなX線源は電子ビームの特性を受け継ぐ。サブフェムト秒の電子バンチは同じ持続時間のベータトロン源を生成し、それによって超短時間スケールでの物質の探査が可能になる。本論文では、粒子インセルシミュレーションを用いて、低プラズマ密度中の自己入射および制御入射の両方の領域において、低エネルギー・超短レーザービームを用いてアト秒電子バンチを得ることができることを示す。しかしながら、制御された領域においてのみ、電子入射が安定で孤立したアト秒電子バンチをもたらす。このような超短電子バンチは、高輝度のアト秒X線バーストを放出することが示される。