We report the transverse phase space diagnostics for electron beams generated through ionization injection in a laser-plasma accelerator. Single-shot measurements of both ultimate emittance and Twiss parameters are achieved by means of permanent magnetic quadrupole. Beams with emittance of μm rad level are obtained in a typical ionization injection scheme, and the dependence on nitrogen concentration and charge density is studied experimentally and confirmed by simulations. A key feature of the transverse phase space, matched beams with Twiss parameter αT ≃ 0, is identified according to the measurement. Numerical simulations that are in qualitative agreement with the experimental results reveal that a sufficient phase mixing induced by an overlong injection length leads to the matched phase space distribution.
我々は、レーザープラズマ加速器におけるイオン化注入によって生成された電子ビームの横方向位相空間診断について報告する。永久磁石四重極を用いることにより、最終エミッタンスとTwissパラメータの両方を単発測定で達成する。典型的なイオン化注入スキームにおいて、μmレベルのエミッタンスを有するビームが得られ、窒素濃度と電荷への依存性が実験的に研究され、シミュレーションによって確認される。横方向位相空間の重要な特徴として、TwissパラメータαT ≃ 0を有するマッチングビームが測定に基づいて特定される。実験結果と定性的に一致する数値シミュレーションは、過度に長い注入長によって誘起される十分な位相混合が、マッチングした位相空間分布をもたらすことを明らかにする。