激光尾場(chǎng)電子加速器（LWFA）備受青睞 國(guó)內(nèi)外研發(fā)均已取得顯著進(jìn)展

　　激光尾場(chǎng)電子加速器（LWFA）是一種基于等離子體尾波場(chǎng)的電子加速器。激光尾場(chǎng)電子加速是由激光驅(qū)動(dòng)的電子加速技術(shù)，原理是通過(guò)激光與等離子體相互作用產(chǎn)生穩(wěn)定的尾波場(chǎng)，將電子從氣體中擊出，形成高能電子束。

　　激光驅(qū)動(dòng)粒子加速器根據(jù)加速粒子種類不同，分為電子加速器、離子加速器，根據(jù)實(shí)現(xiàn)或增強(qiáng)粒子、光場(chǎng)耦合媒介不同，又分為激光等離子體加速器、激光太赫茲加速器、激光電介質(zhì)加速器等，其中以激光等離子體尾場(chǎng)電子加速器備受青睞。

　　高能電子束是自由電子激光器核心工作物質(zhì)，其產(chǎn)生依賴粒子加速器，但傳統(tǒng)射頻加速器體積龐大、價(jià)格昂貴，難以有效推廣。相比于傳統(tǒng)射頻加速器，激光尾場(chǎng)電子加速器具有高流強(qiáng)、短脈沖、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)。激光尾場(chǎng)電子加速器為離子加速器小型化提供了新途徑，因此備受青睞。

　　根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2025-2029年激光尾場(chǎng)電子加速器（LWFA）行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告》顯示，激光尾場(chǎng)電子加速器于上世紀(jì)70年代末被提出，近年來(lái)，激光尾場(chǎng)電子加速器在電子束品質(zhì)、電子能量、穩(wěn)定性、應(yīng)用等方面取得了顯著進(jìn)展。

　　激光尾場(chǎng)電子加速器在核物理、粒子物理、材料科學(xué)、生物醫(yī)療、基礎(chǔ)科學(xué)、能源、半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。激光尾場(chǎng)電子加速器可產(chǎn)生波長(zhǎng)短于13.5納米的輻射源，且該輻射源具有單色性、相干性、可精確調(diào)諧等特點(diǎn)，適用于下一代半導(dǎo)體光刻。

　　等離子體的尾場(chǎng)加速機(jī)制需由極高功率的激光驅(qū)動(dòng)，近年來(lái)，拍瓦級(jí)激光（峰值功率達(dá)到千萬(wàn)億瓦級(jí)別）的發(fā)展，為激光尾場(chǎng)電子加速器研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外已建成多個(gè)拍瓦級(jí)激光裝置，如美國(guó)密歇根大學(xué)的zeus系統(tǒng)、上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置等。

　　激光尾場(chǎng)電子加速器相關(guān)企業(yè)包括TAU Systems、Inversion Semiconductor公司等。Inversion Semiconductor公司技術(shù)核心是利用激光尾流場(chǎng)加速方法的“臺(tái)式”粒子加速器；TAU Systems的緊湊型激光尾波場(chǎng)加速器已實(shí)現(xiàn)測(cè)試，2025年TAU Systems宣布與泰雷茲（Thales）合成，以提供完整的商用激光驅(qū)動(dòng)粒子與輻射源。

　　新思界行業(yè)分析人士表示，全球范圍內(nèi)，激光尾場(chǎng)電子加速器研究單位包括美國(guó)勞倫斯-伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)得克薩斯大學(xué)、德國(guó)漢堡大學(xué)、韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所、中國(guó)工程物理研究院、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等。以上單位為激光尾場(chǎng)電子加速器的創(chuàng)新發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

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