Future plasma wakefield accelerators (PWFAs) will only become a compact alternative to standard accelerator technologies when they deliver beams with competing ultra-low energy spread. Beam-loading of the fields in PWFAs can enable the production of relativistic electron beams with ultra-low energy spread. Ionization injection technique is one primary method for injecting trailing beams with the required charge to achieve beam-loading. In this paper we describe a novel phenomenon that occurs when the charge of the trailing beams approaches the amount required to beam-load the plasma wakefields. The space-charge fields of the beams trigger the ionization and injection of an additional, high-energy-spread 'inception' beam. Simulations using particle-in-cell code OSIRIS show that the inception beam can have higher current than that of the trailing beams. The charge in the inception beam is shown to scale with the increased charge, and hence space-charge fields, of the trailing beams.
将来のプラズマ航跡場加速器（PWFA）は、競合する超低エネルギー広がりを持つビームを供給する場合にのみ、標準的な加速器技術に代わるコンパクトな選択肢となる。PWFAにおけるビーム負荷は、超低エネルギー広がりを持つ相対論的電子ビームの生成を可能にする。電離注入技術は、ビーム負荷を達成するために必要な電荷を持つ後続ビームを注入する主要な方法の一つである。本論文では、後続ビームの電荷がプラズマ航跡場をビーム負荷するために必要な量に近づいたときに発生する新規な現象について述べる。ビームの空間電荷場が、追加の高エネルギー広がりを持つ「インセプション」ビームの電離と注入を引き起こす。粒子インセル法コードOSIRISを用いたシミュレーションにより、インセプションビームは後続ビームよりも高い電流を持ち得ることが示される。インセプションビームの電荷は、後続ビームの電荷、ひいては空間電荷場の増加に伴って増大することが示される。