Etude théorique et expérimentale de l'injection et l'acceleration d'électrons en provenance d'un photo-injecteur dans un plasma

par Ke Wang

Projet de thèse en Physique des accélérateurs

Sous la direction de Nicolas Delerue.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 28-11-2016 .


  • Résumé

    L'acceleration d'électrons dans le champ de sillage d'un plasma est une technique prometteuse qui permettra peut-être d'atteindre des gradients d'accélération très fort pour les prochaines générations d'accélérateurs d'électrons. La combinaison du photo-injecteur PHIL et du laser de puissance Laserix offre l'opportunité de faire des recherches très intéressantes dans ce domaine. Pendant cette thèse nous allons étudier plusieurs modèles d'accélération par champ de sillage et leur performances attendues. L'étudiant sera en charge des simulations numériques pour estimer les meilleurs paramètres expérimentaux et les performances attendues. En collaboration avec une équipe d; une demi-douzaine de personnes l'étudiant was concevoir et construire une partie des expériences qui seront effectuées sur PHIL en utilisant le faisceau provenant du laser laserix. La conception de l'expérience demandera la mise au point de nouveaux diagnostics pour mesurer les propriétés des particules ou celles du plasma. L'étudiant participera aussi à la simulation et la conception d'expériences sur d'autres sites.

  • Titre traduit

    Theoretical and experimental study of the injection and acceleration of electrons from a photo-injector in a Plasma


  • Résumé

    Acceleration of electrons by a wakefield in a plasma is a promising new technique to reach very high acceleration gradient for the next generations of electron accelerators. The combination of a photo-injector, such as PHIL, the Photoinjector at LAL, and a high power laser, such as Paris-Sud's Laserix, offers the opportunity to do very interesting investigation in the field of wakefield acceleration. During this thesis we will investigate several models of wakefield acceleration and their expected performances. The student will be in charge of numerical simulations to estimate the best experimental parameters and the predicted outcome. As part of a team of about half-dozen persons involving accelerator physicists, plasma physicists and laser physicists, the student will then conceive and build part of the experiments to be done at PHIL using the beam from the Laserix laser. The experiment conception will require the development of new diagnostics to measure the properties of the particles or those of the plasma. The student will also participate to the simulation and conception of experiments at other facilities. In plasma wakefield acceleration a driver, such as a high power laser beam, create a strong wakefield in a plasma. A witness bunch, in our case an electron bunch coming from the photo-injector, can then be accelerated in this wakefield. With this technique acceleration gradients several orders of magnitude larger than with conventional (RF) techniques have been reported. One of the drawbacks of this technique is that the beams do not have the stability of conventional accelerators and therefore to measure such beams single shot diagnostics are necessary. The external injection of electrons has the potential advantage of allowing the acceleration of a larger charge in a more stable regime; the student will investigate this experimentally during the thesis.