With the help of three-dimensional particle-in-cell simulations, we study the electron dynamics in radiation pressure acceleration of a mass-limited foil target. When a mass-limited foil is irradiated by a circularly polarized laser pulse, the wing parts of the laser overtake the foil from the foil boundaries. In the laser propagation direction, electrons are significantly accelerated by the laser radiation pressure. In the laser polarization direction, electrons are subjected to a strong radial space-charge force and oscillate in the overtaking laser field. Under their combined actions, electrons execute a betatron-like oscillation and a spatially helix electron bunch is thus formed. A simple analytical model is proposed for interpreting the high electron energies and large oscillating amplitudes. It is shown that, when the electron oscillation frequency coincides with the laser frequency as witnessed by the electron, betatron-like resonance occurs, resulting in hundreds of MeV electron generation.
三次元粒子インセルシミュレーションを用いて、質量制限フォイルターゲットの放射圧加速における電子ダイナミクスを研究した。質量制限フォイルが円偏光レーザーパルスによって照射されると、レーザーの翼部分がフォイルの境界からフォイルを追い越す。レーザー伝播方向において、電子はレーザー放射圧によって有意に加速される。レーザー偏光方向において、電子は強い動径方向の空間電荷力を受け、追い越すレーザー場の中で振動する。これらの複合的な作用により、電子はベータトロン様振動を実行し、空間的に螺旋状の電子バンチが形成される。高い電子エネルギーと大きな振動振幅を解釈するために、簡単な解析モデルを提案する。電子の振動周波数が、電子が観測するレーザー周波数と一致するとき、ベータトロン様共鳴が発生し、その結果、数百MeVの電子生成が起こることが示される。