科学家实现激光驱动超高亮度伽玛射线源

记者8月9日从中科院上海光机所获悉,该所强场激光物理国家重点实验室徐至展院士、李儒新领衔的研究团队,基于超强超短激光驱动的超高亮度伽玛射线源研究取得突破性进展。相关研究成果发表于《科学报告》。

据悉,研究人员利用超强超短激光驱动的级联尾波场加速获得高性能高能电子束与激光对撞产生超高亮度准单色MeV量级伽玛射线源,其最高峰值亮度比传统伽玛射线源同能区的峰值亮度提高了10万倍。

高能伽玛射线源在核物理与核光子学、无损检测等诸多领域有极其重要的应用价值,但基于传统加速器的伽玛射线源装置体积庞大,造价昂贵,限制了其发展与应用。超强超短激光驱动等离子体尾波场电子加速是一种全新的电子加速机制,其加速梯度相比于传统电子加速器提高了3个量级以上,能大幅度降低系统的规模和成本,实现康普顿伽玛射线源装置的小型化。

上海光机所研究团队国际上首次成功实现级联双尾波场准单能高能电子加速新方案,获得了GeV级准单能电子束等重要研究成果。这次在康普顿伽玛射线源的研制过程中,利用自行研制的高重复频率200TW超强超短激光装置,通过优化级联尾波场电子加速中的电子注入位相,获得了峰值能量在200~500 MeV范围,能散~1%,电量~50pC,发散角“0.4 mrad,脉宽~10fs的高性能准单能电子束。同时,利用等离子体镜反射驱动激光与该电子束实现自同步精确对撞,产生了峰值能量在0.2-2 MeV范围可调谐的准单色伽玛射线源。

徐至展表示,这种小型化超高亮度准单色MeV量级伽玛射线源将在核物理与核光子学、材料科学、无损检测、医疗诊断等方面有着广泛的应用前景。

(原载于《中国科学报》 2016-08-10 第1版 要闻)

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