The electron injection process into a plasma-based laser wakefield accelerator can be influenced by modifying the parameters of the driver pulse. We present an experimental study on the combined effect of the laser pulse duration, pulse shape, and frequency chirp on the electron injection and acceleration process and the associated radiation emission for two different gas types—a 97.5% He and 2.5% N2 mixture and pure He. In general, the shortest pulse duration with minimal frequency chirp produced the highest energy electrons and the most charge. Pulses on the positive chirp side sustained electron injection and produced higher charge, but lower peak energy electrons, compared with negatively chirped pulses. A similar trend was observed for the radiant energy. The relationship between the radiant energy and the electron charge remained linear over a threefold change in the electron density and was independent of the drive pulse characteristics. X-ray spectra showed that ionization injection of electrons into the wakefield generally produced more photons than self-injection for all pulse durations/frequency chirp and had less of a spread in the number of photons around the peak x-ray energy.
レーザー航跡場加速器への電子入射過程は、駆動パルスのパラメータを変更することで影響を受ける可能性がある。我々は、レーザーパルス持続時間、パルス形状、および周波数チャープが、電子入射と加速過程、およびそれに伴う放射放出に及ぼす複合効果について、2種類の異なるガス種—97.5% Heと2.5% N2の混合ガスおよび純He—を用いた実験的研究を提示する。一般に、最小の周波数チャープを有する最短のパルス持続時間が、最も高いエネルギーの電子と最も多くの電荷を生成した。正のチャープ側のパルスは電子入射を持続させ、負のチャープ側のパルスと比較して、より高い電荷を生成したが、ピークエネルギーはより低い電子を生成した。放射エネルギーについても同様の傾向が観察された。放射エネルギーと電子電荷の関係は、電子密度の3倍の変化にわたって線形のままであり、駆動パルスのパラメータに依存しなかった。X線スペクトルは、すべてのパルス持続時間/周波数チャープにおいて、航跡場への電離入射が自己入射よりも一般的に多くの光子を生成し、ピークX線エネルギー付近での光子数のばらつきも小さかったことを示した。