Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1495-1504 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023090149500

Expérience d'accélération d'électrons par onde de battement à l'INRSÉnergie

F. Martin¹, J.P. Matte¹, H. Pepin¹ et N.E. Ebrahim<sup>2

1</sup>  INRS-Energie, B.P. 1020, Varennes, Québec, Canada, J0L-2P0
²  AECL, Chalk River Nuclear Lab., Chalk River, Ontario, Canada

Abstract
We have developed a means to experimentally verify electron acceleration by the beat-wave concept. There are many original elements in our approach. A high intensity CO2 laser, operating simultaneously at two frequencies, serves to produce a plasma by laser ionization of a low pressure gas before pumping the resonant plasma wave when resonance (ωpe = Δω) is reached. A separate source of high energy electrons (0.2 Mev ≤ E ≤ 1.0 MeV) is extracted from a CO2 laser produced plasma on a solid target. A narrow energy band (ΔE/E = 0.25 %) ) of these electrons is focussed by a magnetic dipole spectrograph and injected into the resonant plasma, parallel to the beat wave. This high intensity (= 10 8 el./cm2-keV), short pulse (τ = 0.3 ns ), source of electrons can easily be synchronized to the production of the resonant plasma and allows a good discrimination of the electrons accelerated by the beat wave. Anti-Stokes sideband measurements (8.7 μm) allow the amplitude of the resonant plasma wave to be optimized. Preliminary measurements indicate an acceleration efficiency of 1 GeV/m over a plasma length of 1.5 mm.

Résumé
Nous avons mis au point une nouvelle approche pour vérifier expérimentalement l'accélération d'électrons par onde de battement. Il y a plusieurs éléments originaux dans cette approche. Un laser CO2 de haute intensité, opérant simultanément à deux fréquences, est utilisé pour produire un plasma par ionisation laser d'un gaz basse pression avant de stimuler l'onde de battement lorsque la résonance (ωpe = Δω) est atteinte. Une source externe d'électrons de haute énergie (0,2 MeV ≤ E ≤ 1,0 MeV) provenant d'un plasma créé par irradiation d'une cible solide avec un laser CO2 est utilisée. Une gamme d'énergie restreinte (Δ E/E = 0,25 %) de ces électrons est focalisée par un spectrographe dipolaire pour être injectée dans le plasma, parallèlement à l'onde de battement. Cette source d'électrons de haute intensité (= 108 el./cm 2-keV), pulsée (τr = 0,3 ns ) peut facilement être synchronisée avec la production du plasma et est appropriée pour permettre une discrimination facile des électrons accélérés par l'onde de battement. Des mesures de bandes latérales anti-Stokes (8,7 μm) servent à optimiser l'amplitude de l'onde plasma de résonance. Des mesures préliminaires indiquent une accélération effective de 1,0 GeV/m sur une longueur de plasma de 1,5 mm.

PACS
2925F - Beam handling, focusing, pulsing, stripping and diagnostics.
2915D - Linear accelerators.
7410B - Particle beam handling and diagnostics.

Key words
beam handling techniques -- collective accelerators -- electron accelerators -- INRS energy -- electron acceleration -- beat wave -- laser ionization -- low pressure gas -- pumping -- resonant plasma wave -- high energy electrons -- high intensity CO sub 2 laser