Laser-plasma lightsources: research and developments for increased control, stability, gain and brightness

Abstract

[ES] La tecnología de la interacción láser-plasma tiene el potencial de producir nuevas fuentes de rayos X, brillantes, compactas y ultracortas que reemplacen o sean una alternativa viable a las fuentes convencionales existentes. Experimentos recientes han demostrado los principios básicos de estas fuentes y su increíble potencial, pero también su pobre estabilidad y poco control, lo que limita el alcance de sus aplicaciones. La tecnología de aceleradores convencionales ha logrado un alto grado de control en las características de las fuentes de radiación ionizante mejorando progresivamente cada uno de sus elementos como la inyección, la aceleración el transporte del haz y la generación de radiación. En este trabajo utilizamos esta metodología de optimización individual para las fuentes láser-plasma y reportamos avances en cada uno de estos elementos. El manuscrito está organizado de la siguiente forma: Empezamos con un discurso sobre nuevos métodos de inyección controlada para crear haces de electrones, explorando en partilular la inyección por choque y la inyección por ionización. En la segunda parte presentamos los primeros resultados experimentales acerca de la evolución de la energía de un haz de electrones en un acelerador con un perfil de densidad previamente diseñado. Se demuestra también la posibilidad de focalizar un haz de electrones ultracorto en una lente completa- mente óptica, utilizando la estela lineal del pulso en un plasma de baja densidad. La última parte del texto está dedicada a la generación de radiación. En particular reportamos avances significativos en una fuente betatrón. Demostramos la producción de una fuente estable y polarizada de rayos X producida por electrones inyectados por medio de ionización retrasada. Finalmente reportamos la producción optimizada de rayos X en canales de plasma sobre perfiles de plasma diseñados. Además, hemos estudiado la radiación de frenado y la retrodispersión Compton, centrándonos en sus aplicaciones en imagen de rayos X.