High Power Laser Science and Engineering, Volume. 12, Issue 1, 01000e11(2024)

Prospect of ultrahigh-resolution fast neutron absorption spectroscopy based on a laser plasma electron accelerator

Wen-Zhao Wang1,2, Jie Feng1,2, Xiao-Peng Zhang3, Yao-Jun Li1,2, Wei-Jun Zhou1,2, Wen-Chao Yan1,2, Guo-Qiang Zhang4, Chang-Bo Fu5, and Li-Ming Chen1,2、*
Author Affiliations
  • 1Key Laboratory of Laser Plasma (MoE), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 2IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
  • 3Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
  • 4Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
  • 5Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MoE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai, China
  • show less
    References(43)

    [1] A. S. Tremsin, S. C. Vogel, M. Mocko, M. A. M. Bourke, V. Yuan, R. O. Nelson, D. W. Brown, W. B. Feller. Neutron News, 24, 28(2013).

    [2] Y. Yu, R. Zhang, L. Lu, Y. Yang. Appl. Sci., 11, 6050(2021).

    [3] M. Zimmer, S. Scheuren, A. Kleinschmidt, N. Mitura, A. Tebartz, G. Schaumann, T. Abel, T. Ebert, M. Hesse, Ş. Zähter, S. C. Vogel, O. Merle, R.-J. Ahlers, S. D. Pinto, M. Peschke, T. Kröll, V. Bagnoud, C. Rödel, M. Roth. Nat. Commun., 13, 1173(2022).

    [4] D. J. Hughes, R. C. Garth, J. S. Levin. Phys. Rev., 91, 1423(1953).

    [5] A. S. Tremsin. Neutron News, 23, 35(2012).

    [6] I. D. Hau, T. R. Niedermayr, O. B. Drury, A. Burger, Z. Bell, S. Friedrich. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 559, 745(2006).

    [7] V. W. Yuan, J. D. Bowman, D. J. Funk, G. L. Morgan, R. L. Rabie, C. E. Ragan, J. P. Quintana, H. L. Stacy. Phys. Rev. Lett., 94, 125504(2005).

    [8] T. E. Mason. Phys. Today, 59, 44(2006).

    [9] J. Wei, H. Chen, Y. Chen, Y. Chen, Y. Chi, C. Deng, H. Dong, L. Dong, S. Fang, J. Feng, S. Fu, L. He, W. He, Y. Heng, K. Huang, X. Jia, W. Kang, X. Kong, J. Li, T. Liang, G. Lin, Z. Liu, H. Ouyang, Q. Qin, H. Qu, C. Shi, H. Sun, J. Tang, J. Tao, C. Wang, F. Wang, D. Wang, Q. Wang, S. Wang, T. Wei, J. Xi, T. Xu, Z. Xu, W. Yin, X. Yin, J. Zhang, Z. Zhang, Z. Zhang, M. Zhou, T. Zhu. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 600, 10(2009).

    [10] P. W. Lisowski, K. F. Schoenberg. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 562, 910(2006).

    [11] I. Pomerantz, E. McCary, A. R. Meadows, A. Arefiev, A. C. Bernstein, C. Chester, J. Cortez, M. E. Donovan, G. Dyer, E. W. Gaul, D. Hamilton, D. Kuk, A. C. Lestrade, C. Wang, T. Ditmire, B. M. Hegelich. Phys. Rev. Lett., 113, 184801(2014).

    [12] Y. Li, J. Feng, W. Wang, J. Tan, X. Ge, F. Liu, W. Yan, G. Zhang, C. Fu, L. Chen. High Power Laser Sci. Eng., 10, e33(2022).

    [13] J. Faure, Y. Glinec, A. Pukhov, S. Kiselev, S. Gordienko, E. Lefebvre, J.-P. Rousseau, F. Burgy, V. Malka. Nature, 431, 541(2004).

    [14] C. G. Geddes, C. S. Toth, J. Van Tilborg, E. Esarey, C. B. Schroeder, D. Bruhwiler, C. Nieter, J. Cary, W. P. Leemans. Nature, 431, 538(2004).

    [15] S. P. D. Mangles, C. D. Murphy, Z. Najmudin, A. G. R. Thomas, J. L. Collier, A. E. Dangor, E. J. Divall, P. S. Foster, J. G. Gallacher, C. J. Hooker, D. A. Jaroszynski, A. J. Langley, W. B. Mori, P. A. Norreys, F. S. Tsung, R. Viskup, B. R. Walton, K. Krushelnick. Nature, 431, 535(2004).

    [16] Y. F. Li, D. Z. Li, K. Huang, M. Z. Tao, M. H. Li, J. R. Zhao, Y. Ma, X. Guo, J. G. Wang, M. Chen, N. Hafz, J. Zhang, L. M. Chen. Phys. Plasmas, 24, 023108(2017).

    [17] J. Feng, Y. Li, J. Tan, W. Wang, Y. Li, X. Zhang, Y. Meng, X. Ge, F. Liu, W. Yan, C. Fu, L. Chen, J. Zhang. Laser Photonics Rev., 17, 2300514(2023).

    [18] S. Kneip, C. McGuffey, J. L. Martins, S. F. Martins, C. Bellei, V. Chvykov, F. Dollar, R. Fonseca, C. Huntington, G. Kalintchenko, A. Maksimchuk, S. P. D. Mangles, T. Matsuoka, S. R. Nagel, C. A. J. Palmer, J. Schreiber, K. T. Phuoc, A. G. R. Thomas, V. Yanovsky, L. O. Silva, K. Krushelnick, Z. Najmudin. Nat. Phys., 6, 980(2010).

    [19] 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. Tóth, 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).

    [20] B. Mahieu, N. Jourdain, K. T. Phuoc, F. Dorchies, J. P. Goddet, A. Lifschitz, P. Renaudin, L. Lecherbourg. Nat. Commun., 9, 3276(2018).

    [21] W. Wang, K. Feng, L. Ke, C. Yu, Y. Xu, R. Qi, Y. Chen, Z. Qin, Z. Zhang, M. Fang, J. Q. Liu, K. Jiang, H. Wang, C. Wang, X. Yang, F. Wu, Y. Leng, J. S. Liu, R. Li, Z. Xu. Nature, 595, 516(2021).

    [22] L. T. Ke, K. Feng, W. T. Wang, Z. Y. Qin, C. H. Yu, Y. Wu, Y. Chen, R. Qi, Z. J. Zhang, Y. Xu, X. J. Yang, Y. X. Leng, J. S. Liu, R. X. Li, Z. Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 126, 214801(2021).

    [23] X. J. Jiao, J. M. Shaw, T. Wang, X. M. Wang, H. Tsai, P. Poth, I. Pomerantz, L. A. Labun, T. Toncian, M. C. Downer, B. M. Hegelich. Matter Radiat. Extremes, 2, 296(2017).

    [24] C. M. Brenner, S. R. Mirfayzi, D. R. Rusby, C. Armstrong, A. Alejo, L. A. Wilson, R. Clarke, H. Ahmed, N. M. H. Butler, D. Haddock. Plasma Phys. Controll. Fusion, 58, 014039(2016).

    [25] A. Yogo, S. R. Mirfayzi, Y. Arikawa, Y. Abe, T. Wei, T. Mori, Z. Lan, Y. Hoonoki, D. O. Golovin, K. Koga. Appl. Phys. Express, 14, 106001(2021).

    [26] K. Mima, A. Yogo, S. R. Mirfayzi, Z. Lan, Y. Arikawa, Y. Abe, H. Nishimura. Appl. Opt., 61, 2398(2022).

    [27] I. Kishon, A. Kleinschmidt, V. A. Schanz, A. Tebartz, O. Noam, J. C. Fernandez, D. C. Gautier, R. P. Johnson, T. Shimada, G. A. Wurden, M. Roth, I. Pomerantz. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 932, 27(2019).

    [28] D. Guénot, D. Gustas, A. Vernier, B. Beaurepaire, F. Böhle, M. Bocoum, M. Lozano, A. Jullien, R. Lopez-Martens, A. Lifschitz, J. Faure. Nat. Photonics, 11, 293(2017).

    [29] J. Faure, D. Gustas, D. Guénot, A. Vernier, F. Böhle, M. Ouillé, S. Haessler, R. Lopez-Martens, A. Lifschitz. Plasma Phys. Controll. Fusion, 61, 014012(2019).

    [30] F. Salehi, M. Le, L. Railing, M. Kolesik, H. M. Milchberg. Phys. Rev. X, 11, 021055(2021).

    [31] D. Papp, A. Necas, N. Hafz, T. Tajima, S. Gales, G. Mourou, G. Szabo, C. Kamperidis. Photonics, 9, 826(2022).

    [32] D. Gustas, D. Guénot, A. Vernier, S. Dutt, F. Böhle, R. Lopez-Martens, A. Lifschitz, J. Faure. Phys. Rev. Accel. Beams, 21, 013401(2018).

    [33] J. Feng, Y. Li, J. Wang, D. Li, C. Zhu, J. Tan, X. Geng, F. Liu, L. Chen. High Power Laser Sci. Eng., 9, e5(2021).

    [34] T. D. Arber, K. Bennett, C. S. Brady, A. Lawrence-Douglas, M. G. Ramsay, N. J. Sircombe, P. Gillies, R. G. Evans, H. Schmitz, A. R. Bell, C. P. Ridgers. Plasma Phys. Controll. Fusion, 57, 113001(2015).

    [35] M. V. Ammosov, N. B. Delone, V. P. Krainov. J. Exp. Theor. Phys., 64, 1191(1986).

    [36] E. Esarey, C. B. Schroeder, W. P. Leemans. Rev. Mod. Phys., 81, 1229(2009).

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

    [38] J. Feng, C. Fu, Y. Li, X. Zhang, J. Wang, D. Li, C. Zhu, J. Tan, M. Mirzaie, Z. Zhang, L. Chen. High Energy Density Physics, 36, 100753(2020).

    [39] W. Qi, X. Zhang, B. Zhang, S. He, F. Zhang, B. Cui, M. Yu, Z. Dai, X. Peng, Y. Gu. Phys. Plasmas, 26, 043103(2019).

    [40] J. Chen, L. Zhang, R.-Y. Zhu, Y. Du, S. Wang, S. Sun, X. Li. IEEE Trans. Nucl. Sci., 65, 2147(2018).

    [42] M. Ooi, M. Teshigawara, T. Kai, M. Harada, F. Maekawa, M. Futakawa, E. Hashimoto, M. Segawa, M. Kureta, A. Tremsin, T. Kamiyama, Y. Kiyanagi. Phys. Procedia, 43, 337(2013).

    [43] X. Zhang, W. Wei, C. Fu, X. Yuan, H. An, Y. Deng, Y. Fang, J. Gao, X. Ge, B. Guo, C. He, P. Hu, N. Hua, W. Jiang, L. Li, M. Li, Y. Li, Y. Li, G. Liao, F. Liu, L. Liu, H. Wang, P. Yang, S. Yang, T. Yang, G. Zhang, Y. Zhang, B. Zhu, X. Xi, J. Zhu, Z. Sheng, J. Zhang. Rev. Sci. Instrum., 89, 023505(2018).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Wen-Zhao Wang, Jie Feng, Xiao-Peng Zhang, Yao-Jun Li, Wei-Jun Zhou, Wen-Chao Yan, Guo-Qiang Zhang, Chang-Bo Fu, Li-Ming Chen. Prospect of ultrahigh-resolution fast neutron absorption spectroscopy based on a laser plasma electron accelerator[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(1): 01000e11

    Download Citation

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

    Category: Research Articles

    Received: Jun. 21, 2023

    Accepted: Nov. 23, 2023

    Published Online: Feb. 19, 2024

    The Author Email: Li-Ming Chen (lmchen@sjtu.edu.cn)

    DOI:10.1017/hpl.2023.92

    Topics