This work designs a high-quality beam injection source scheme for advanced light sources. The approach is based on externally injected laser wakefield acceleration, utilizing a beam injector developed through a conventional linear accelerator. The effects of space charge and coherent synchrotron radiation are carefully considered. The electron beam is efficiently transmitted and focused into the plasma, achieving optimal matching with the laser wakefield acceleration. Furthermore, using the light source injection system as a specific example, we simulated and optimized electron bunches at 2 GeV and 6 GeV, achieving high beam quality with a charge of 10 pC. The energy spread is significantly reduced to 0.3% for the 2 GeV bunch and 0.5% for the 6 GeV bunch, respectively. The results of this scheme demonstrate its ability to fully meet the beam quality requirements, potentially providing a reliable injection source with high beam quality for synchrotron radiation light sources.
本研究は、先進的な光源のための高品質ビーム入射源方式を設計する。この手法は、従来型線形加速器を用いて開発されたビーム入射器を利用する、外部入射レーザー航跡場加速に基づいている。空間電荷およびコヒーレントシンクロトロン放射の影響が慎重に考慮されている。電子ビームはプラズマ中へ効率的に輸送・集束され、レーザー航跡場加速との最適なマッチングを達成する。さらに、光源入射システムを具体例として、2 GeVおよび6 GeVの電子バンチをシミュレーションおよび最適化し、電荷10 pCで高いビーム品質を達成した。エネルギー広がりは、2 GeVバンチでは0.3%、6 GeVバンチでは0.5%にそれぞれ大幅に低減された。この方式の結果は、ビーム品質要件を完全に満たす能力を示しており、シンクロトロン放射光源に対して高品質ビームを備えた信頼性の高い入射源を提供する可能性がある。