Investigation of parameters of electron and positron bunches in a plasma-dielectric wakefield accelerator

Abstract

The results of numerical PIC-simulation of the dynamics of accelerated positron and drive electron bunches under wake acceleration in a dielectric waveguide filled with plasma with a vacuum channel are presented. The wake field was excited by an electron bunch in a quartz dielectric tube inserted into a cylindrical metal waveguide. The inner region of the dielectric tube was filled with plasma with a vacuum channel along the waveguide axis. The difference in the energy and spatial characteristics, acceleration efficiency, emittance, and energy spread for positron and electron bunches is studied for different radii of the vacuum channel and two models of the plasma density dependence on the radius: a homogeneous and an inhomogeneous dependence characteristic of a capillary discharge.

Наведено результати чисельного PIC-моделювання динаміки прискореного позитронного та драйверного електронного згустків при кільватерному прискоренні в діелектричному хвилеводі, заповненому плазмою з вакуумним каналом. Кільватерне поле збуджувалося електронним згустком у кварцовій діелектричній трубці, вставленій у циліндричний металевий хвилевід. Внутрішня область діелектричної трубки була заповнена плазмою з вакуумним каналом вздовж осі хвилеводу. Досліджено відмінність в енергетичних та просторових характеристиках, ефективності прискорення, емітансі та енергетичному розкиді для позитронного та електронного згустків при різних радіусах вакуумного каналу та двох моделях залежності щільності плазми від радіусa: однорідної та неоднорідної залежності характерної для капілярного розряду.