百MeV电子加速器实现“桌面化”，尺寸可缩至米级

百MeV电子加速器实现“桌面化”，尺寸可缩至米级

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室研究团队在太赫兹驱动的波导加速领域取得新进展。研究团队提出基于中空金属管的级联加速方案，证实了“桌面化”的百MeV级高能电子加速器可行性。相关研究成果以“Hollow metal tubes for efficient electron manipulation using terahertz surface waves”为题发表于Optics Express。

小型化的电子加速器将极大地推动其在前沿科学与技术领域的广泛应用。利用太赫兹波驱动电子加速作为近十年来发展的新兴加速技术，能够提供比传统射频加速更高的加速梯度，是实现小型化、低成本加速装置的可靠途径之一，有望将加速器的应用推广向包括小型实验室、医院等在内的更多应用场景。

图1 外注入电子源方案示意图

研究团队在验证了国际上首个能量增益到MeV的太赫兹波导电子加速基础上【Nature Photonics 17, 957–963 (2023)】，采用高品质外注入电子源，对电子束进行更加灵活的加速，压缩的模式控制。在2.9 mJ THz脉冲作用下，可调谐电子能量达到±860 keV，并演示了从 400 fs到小于70 fs的增强压缩。同时，为进一步提高能量，实现“桌面化“高能电子加速器，提出采用外注入电子源的波导级联方案，证实了台式化百MeV级高能电子加速器可行性，可将传统加速器的尺寸从千米级降低到米级，有望为紧凑且高效的太赫兹驱动电子源铺平道路。

图2 太赫兹波导级联加速方案

相关工作得到国家自然科学基金、基础研究特区计划、中国科学院基础研究青年团队等支持。

本文原文来自中国科学院上海光学精密机械研究所