Original title: Pokročilé metody generace rentgenového záření v plazmovém betatronu
Translated title: Advanced methods of X-ray generation in plasma betatron
Authors: Morvai, Orsolya ; Nejdl, Jaroslav (advisor) ; Horný, Vojtěch (referee)
Document type: Master’s theses
Year: 2025
Language: cze
Abstract: [cze] [eng]
Urychlování elektronů pomocí laserem vybuzené brázdové vlny (LWFA) umožňuje dosáhnout relativistických energií na krátké vzdálenosti. Urychlené elektrony při příčném kmitání vyzařují betatronové rentgenové záření, jehož tok fotonů však zatím nedosahuje úrovně velkých synchrotronových zařízení. Tato práce nejprve shrnuje základní fyziku LWFA a betatronového záření, včetně hlavních omezení a přehledu současných metod zvyšování účinnosti - úpravou plazmové hustoty nebo tvarováním laserového pulzu. Následně představujeme novou metodu využívající tzv. chirpované (frekvenčně modulované) laserové pulzy ke zvýšení intenzity betatronového záření bez navýšení celkové energie laseru. Výsledky ukazují, že kladný chirp výrazně zvyšuje příčný impuls elektronů a zároveň zvyšuje kritickou energii a tok vyzářených fotonů. Chirpování laserového pulzu se tak jeví jako slibný nástroj pro zvýšení účinnosti a laditelnosti kompaktních rentgenových zdrojů založených na principu LWFA. Laser Wakefield Acceleration (LWFA) enables compact acceleration of electrons to relativistic energies by driving plasma waves with intense laser pulses. As electrons oscillate transversely in the plasma wake, they emit synchrotron-like betatron X-ray radiation-though with significantly lower photon output per second compared to large synchrotron facilities. This thesis reviews the fundamental physics of LWFA and betatron emission, outlining key limitations and current enhancement methods via plasma density shaping or laser tailoring. A novel approach is also presented: employing chirped laser pulses to enhance betatron radiation without increasing the laser energy. We show that positive chirp significantly increases transverse electron momentum and boosts X-ray yield. These findings demonstrate that laser chirp offers a promising path to improve the efficiency and tunability of LWFA-based X-ray sources.
Keywords: X-rays|plasma|relativistic electron beams|laser acceleration|betatron radiation|ultrashort X-ray pulses; Rentgenové záření|plazma|relativistické elektronové svazky|laserové urychlování|betatronové záření|ultrakrátké rentgenové pulzy

Institution: Charles University Faculties (theses) (web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository.
Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/203397

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-690061


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Charles University > Charles University Faculties (theses)
Academic theses (ETDs) > Master’s theses