Micrometer-sized dust particles become highly charged when suspended in a plasma. Because of mutual repulsion and the plasma's weaker radial electric fields (usually produced by physically modifying the lower electrode in a rf chamber), they arrange themselves in a structure known as a plasma crystal. Stimulated emission by an accelerated electron beam propagating through a dusty plasma crystal (DPC), acting as a DPC wiggler, is studied. The period of these structures can be extremely short (of the order of hundreds of micrometers) which leads to the possible reduction in the electron beam energy necessary to produce a shorter wavelength. The laser gain in the low-gain-per-pass limit is calculated for a cold beam embedded in an external magnetic field. Numerical computations of the electron trajectories and small-signal gain are presented. It is shown that the DPC wiggler can provide a simple system with high frequency output and output power at relatively modest energies. In many situations it can be superior to conventional wigglers in beam devices.
マイクロメートルサイズのダスト粒子は、プラズマ中に浮遊すると高電荷を帯びる。相互の反発力と、プラズマのより弱い動径方向電場（通常、RFチャンバー内の下部電極を物理的に改変することによって生成される）により、それらはプラズマ結晶として知られる構造を形成する。ダストプラズマ結晶（DPC）をウィグラーとして機能させ、そこを伝搬する加速電子ビームによる誘導放出が研究されている。これらの構造の周期は極めて短く（数百マイクロメートルのオーダー）なり得るため、より短い波長を生成するために必要な電子ビームエネルギーを低減できる可能性がある。低利得・一往復通過限界におけるレーザー利得が、外部磁場中に埋め込まれた冷電子ビームに対して計算されている。電子軌道の数値計算と小信号利得の結果が示されている。DPCウィグラーは、比較的低いエネルギーで高周波出力と高出力を実現する簡素なシステムを提供できることが示された。多くの状況において、これはビームデバイスにおける従来のウィグラーよりも優れている可能性がある。