High Power Laser Science and Engineering, Volume. 11, Issue 2, 02000e26(2023)

Collimated gamma beams with high peak flux driven by laser-accelerated electrons

Lulin Fan1,2, Tongjun Xu1、*, Shun Li1, Zhangli Xu3, Jiancai Xu1, Jianqiang Zhu1, Baifei Shen1,3, and Liangliang Ji1、*
Author Affiliations
  • 1State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
  • 2Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
  • 3Department of Physics, Shanghai Normal University, Shanghai, China
  • show less
    References(37)

    [1] A. J. Gonsalves, K. Nakamura, J. Daniels, C. Benedetti, C. Pieronek, T. C. H. de Raadt, S. Steinke, J. H. Bin, S. S. Bulanov, J. van Tilborg, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, C. Toth, E. Esarey, K. Swanson, L. Fan-Chiang, G. Bagdasarov, N. Bobrova, V. Gasilov, G. Korn, P. Sasorov, W. P. Leemans. Phys. Rev. Lett., 122, 084801(2019).

    [2] A. Macchi, M. Borghesi, M. Passoni. Rev. Mod. Phys., 85, 751(2013).

    [3] M. M. Gunther, O. N. Rosmej, P. Tavana, M. Gyrdymov, A. Skobliakov, A. Kantsyrev, S. Zahter, N. G. Borisenko, A. Pukhov, N. E. Andreev. Nat. Commun., 13, 170(2022).

    [4] Y. Glinec, J. Faure, L. L. Dain, S. Darbon, T. Hosokai, J. J. Santos, E. Lefebvre, J. P. Rousseau, F. Burgy, B. Mercier, V. Malka. Phys. Rev. Lett., 94, 025003(2005).

    [5] A. Giulietti, N. Bourgeois, T. Ceccotti, X. Davoine, S. Dobosz, P. D’Oliveira, M. Galimberti, J. Galy, A. Gamucci, D. Giulietti, L. A. Gizzi, D. J. Hamilton, E. Lefebvre, L. Labate, J. R. Marques, P. Monot, H. Popescu, F. Reau, G. Sarri, P. Tomassini, P. Martin. Phys. Rev. Lett., 101, 105002(2008).

    [6] X.-B. Wang, G.-Y. Hu, Z.-M. Zhang, Y.-Q. Gu, B. Zhao, Y. Zuo, J. Zheng. High Power Laser Sci. Eng., 8, e34(2020).

    [7] G. Sarri, D. J. Corvan, W. Schumaker, J. M. Cole, A. Di Piazza, H. Ahmed, C. Harvey, C. H. Keitel, K. Krushelnick, S. P. Mangles, Z. Najmudin, D. Symes, A. G. Thomas, M. Yeung, Z. Zhao, M. Zepf. Phys. Rev. Lett., 113, 224801(2014).

    [8] S. Janek, R. Svensson, C. Jonsson, A. Brahme. Phys. Med. Biol., 51, 5769(2006).

    [9] J. C. Kieffer, A. Krol, Z. Jiang, C. C. Chamberlain, E. Scalzetti, Z. Ichalalene. Appl. Phys. B, 74, s75(2014).

    [10] G. Breit, J. A. Wheeler. Phys. Rev., 46, 1087(1934).

    [11] D. L. Burke, R. C. Field, G. HortonSmith, J. E. Spencer, D. Walz, S. C. Berridge, W. M. Bugg, K. Shmakov, A. W. Weidemann, C. Bula, K. T. McDonald, E. J. Prebys, C. Bamber, S. J. Boege, T. Koffas, T. Kotseroglou, A. C. Melissinos, D. D. Meyerhofer, D. A. Reis, W. Raggk. Phys. Rev. Lett., 79, 1626(1997).

    [12] T. Nousch, D. Seipt, B. Kämpfer, A. I. Titov. Phys. Lett. B, 755, 162(2016).

    [13] S. Cipiccia, M. R. Islam, B. Ersfeld, R. P. Shanks, E. Brunetti, G. Vieux, X. Yang, R. C. Issac, S. M. Wiggins, G. H. Welsh, M.-P. Anania, D. Maneuski, R. Montgomery, G. Smith, M. Hoek, D. J. Hamilton, N. R. C. Lemos, D. Symes, P. P. Rajeev, V. O. Shea, J. M. Dias, D. A. Jaroszynski. Nat. Phys., 7, 867(2011).

    [14] S. Chen, N. D. Powers, I. Ghebregziabher, C. M. Maharjan, C. Liu, G. Golovin, S. Banerjee, J. Zhang, N. Cunningham, A. Moorti, S. Clarke, S. Pozzi, D. P. Umstadter. Phys. Rev. Lett., 110, 155003(2013).

    [15] K. T. Phuoc, S. Corde, C. Thaury, V. Malka, A. Tafzi, J. P. Goddet, R. C. Shah, S. Sebban, A. Rousse. Nat. Photonics, 6, 308(2012).

    [16] N. Lemos, F. Albert, J. L. Shaw, D. Papp, R. Polanek, P. King, A. L. Milder, K. A. Marsh, A. Pak, B. B. Pollock, B. M. Hegelich, J. D. Moody, J. Park, R. Tommasini, G. J. Williams, H. Chen, C. Joshi. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 054008(2018).

    [17] S. Li, B. Shen, J. Xu, T. Xu, Y. Yu, J. Li, X. Lu, C. Wang, X. Wang, X. Liang, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. Phys. Plasmas, 24, 093104(2017).

    [18] S. Corde, K. T. Phuoc, G. Lambert, R. Fitour, V. Malka, A. Rousse, A. Beck, E. Lefebvre. Rev. Mod. Phys., 85, 1(2013).

    [19] J. Zhu, J. Zhu, X. Li, B. Zhu, W. Ma, X. Lu, W. Fan, Z. Liu, S. Zhou, G. Xu, G. Zhang, X. Xie, L. Yang, J. Wang, X. Ouyang, L. Wang, D. Li, P. Yang, Q. Fan, M. Sun, C. Liu, D. Liu, Y. Zhang, H. Tao, M. Sun, P. Zhu, B. Wang, Z. Jiao, L. Ren, D. Liu, X. Jiao, H. Huang, Z. Lin. High Power Laser Sci. Eng., 6, e55(2018).

    [20] T. Xu, B. Shen, J. Xu, S. Li, Y. Yu, J. Li, X. Lu, C. Wang, X. Wang, X. Liang, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. Phys. Plasmas, 23, 033109(2016).

    [21] G. J. Williams, B. R. Maddox, H. Chen, S. Kojima, M. Millecchia. Rev. Sci. Instrum., 85, 11E604(2014).

    [22] D. J. Corvan, G. Sarri, M. Zepf. Rev. Sci. Instrum., 85, 065119(2014).

    [23] Z.-C. Zhang, T. Yang, G.-Y. Hu, M.-T. Li, W. Luo, N. An, J. Zheng. Matter Radiat. Extremes, 6, 014401(2021).

    [24] W. P. Leemans, D. Rodgers, P. E. Catravas, C. G. R. Geddes, G. Fubiani, E. Esarey, B. A. Shadwick, R. Donahue, A. Smith. Phys. Plasmas, 8, 2510(2001).

    [25] M. M. Günther, K. Sonnabend, E. Brambrink, K. Vogt, V. Bagnoud, K. Harres, M. Roth. Phys. Plasmas, 18, 083102(2011).

    [26] C. D. Chen, J. A. King, M. H. Key, K. U. Akli, F. N. Beg, H. Chen, R. R. Freeman, A. Link, A. J. Mackinnon, A. G. MacPhee, P. K. Patel, M. Porkolab, R. B. Stephens, L. D. Van Woerkom. Rev. Sci. Instrum., 79, 10E305(2008).

    [27] R. Nolte, R. Behrens, M. Schnurer, A. Rousse, P. Ambrosi. Radiat. Protect. Dosim., 84, 367(1999).

    [28] J. H. Hubbell, H. A. Gimm, I. Øverbø. J. Phys. Chem. Ref. Data, 9, 1023(1980).

    [29] L. M. Chen, W. C. Yan, D. Z. Li, Z. D. Hu, L. Zhang, W. M. Wang, N. Hafz, J. Y. Mao, K. Huang, Y. Ma, J. R. Zhao, J. L. Ma, Y. T. Li, X. Lu, Z. M. Sheng, Z. Y. Wei. J. Gao, and J. Zhang, Sci. Rep., 3, 1912(2013).

    [30] T. Bonnet, M. Comet, D. Denis-Petit, F. Gobet, F. Hannachi, M. Tarisien, M. Versteegen, M. M. Aleonard. Rev. Sci. Instrum., 84, 103510(2013).

    [31] J. L. Shaw, M. A. Romo-Gonzalez, N. Lemos, P. M. King, G. Bruhaug, K. G. Miller, C. Dorrer, B. Kruschwitz, L. Waxer, G. J. Williams, M. V. Ambat, M. M. McKie, M. D. Sinclair, W. B. Mori, C. Joshi, H. Chen, J. P. Palastro, F. Albert, D. H. Froula. Sci. Rep., 11, 7498(2021).

    [32] M. Galimberti, A. Giulietti, D. Giulietti, L. A. Gizzi. Rev. Sci. Instrum., 76, 053303(2005).

    [33] C. Thaury, E. Guillaume, S. Corde, R. Lehe, M. Le Bouteiller, K. Ta Phuoc, X. Davoine, J. M. Rax, A. Rousse, V. Malka. Phys. Rev. Lett., 111, 135002(2013).

    [34] J. L. Shaw, N. Lemos, L. D. Amorim, N. Vafaei-Najafabadi, K. A. Marsh, F. S. Tsung, W. B. Mori, C. Joshi. Phys. Rev. Lett., 118, 064801(2017).

    [35] S. P. Mangles, A. G. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, F. S. Tsung, Z. Najmudin, W. B. Mori, C. G. Wahlstrom, K. Krushelnick. Phys. Rev. Lett., 96, 215001(2006).

    [36] S. Agostinelli, J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, H. Araujo, P. Arce, M. Asai, D. Axen, S. Banerjee, G. Barrand, F. Behner, L. Bellagamba, J. Boudreau, L. Broglia, A. Brunengo, H. Burkhardt, S. Chauvie, J. Chuma, R. Chytracek, G. Cooperman, G. Cosmo, P. Degtyarenko, A. Dell’Acqua, G. Depaola, D. Dietrich, R. Enami, A. Feliciello, C. Ferguson, H. Fesefeldt, G. Folger, F. Foppiano, A. Forti, S. Garelli, S. Giani, R. Giannitrapani, D. Gibin, J. J. Gómez Cadenas, I. González, G. Gracia Abril, G. Greeniaus, W. Greiner, V. Grichine, A. Grossheim, S. Guatelli, P. Gumplinger, R. Hamatsu, K. Hashimoto, H. Hasui, A. Heikkinen, A. Howard, V. Ivanchenko, A. Johnson, F. W. Jones, J. Kallenbach, N. Kanaya, M. Kawabata, Y. Kawabata, M. Kawaguti, S. Kelner, P. Kent, A. Kimura, T. Kodama, R. Kokoulin, M. Kossov, H. Kurashige, E. Lamanna, T. Lampén, V. Lara, V. Lefebure, F. Lei, M. Liendl, W. Lockman, F. Longo, S. Magni, M. Maire, E. Medernach, K. Minamimoto, P. M. de Freitas, Y. Morita, K. Murakami, M. Nagamatu, R. Nartallo, P. Nieminen, T. Nishimura, K. Ohtsubo, M. Okamura, S. O’Neale, Y. Oohata, K. Paech, J. Perl, A. Pfeiffer, M. G. Pia, F. Ranjard, A. Rybin, S. Sadilov, E. Di Salvo, G. Santin, T. Sasaki, N. Savvas, Y. Sawada, S. Scherer, S. Sei, V. Sirotenko, D. Smith, N. Starkov, H. Stoecker, J. Sulkimo, M. Takahata, S. Tanaka, E. Tcherniaev, E. S. Tehrani, M. Tropeano, P. Truscott, H. Uno, L. Urban, P. Urban, M. Verderi, A. Walkden, W. Wander, H. Weber, J. P. Wellisch, T. Wenaus, D. C. Williams, D. Wright, T. Yamada, H. Yoshida, D. Zschiesche. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 506, 250(2003).

    [37] A. Döpp, E. Guillaume, C. Thaury, A. Lifschitz, F. Sylla, J. P. Goddet, A. Tafzi, G. Iaquanello, T. Lefrou, P. Rousseau, E. Conejero, C. Ruiz, K. T. Phuoc, V. Malka. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 830, 515(2016).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Lulin Fan, Tongjun Xu, Shun Li, Zhangli Xu, Jiancai Xu, Jianqiang Zhu, Baifei Shen, Liangliang Ji. Collimated gamma beams with high peak flux driven by laser-accelerated electrons[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(2): 02000e26

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Jan. 6, 2023

    Accepted: Mar. 9, 2023

    Published Online: Apr. 25, 2023

    The Author Email: Tongjun Xu (tjxu@siom.ac.cn), Liangliang Ji (jill@siom.ac.cn)

    DOI:10.1017/hpl.2023.25

    Topics