The active plasma lens represents a compact and affordable tool with radially symmetric focusing and field gradients up to several kT/m. In order to be used as a focusing device, its effects on the particle beam distribution must be well characterized. Here, we present the experimental results obtained by focusing an high-brightness electron beam by means of a 3 cm-long discharge-capillary pre-filled with Hydrogen gas. We achieved minimum spot sizes of (rms) showing that, during plasma lensing, the beam emittance increases due to nonlinearities in the focusing field. The results have been cross-checked with numerical simulations, showing an excellent agreement.
References
1.
P.
Chen
, J.
Dawson
, R. W.
Huff
, and T.
Katsouleas
, Phys. Rev. Lett.
54
, 693
(1985
).2.
M.
Litos
, E.
Adli
, W.
An
, C.
Clarke
, C.
Clayton
, S.
Corde
, J.
Delahaye
, R.
England
, A.
Fisher
, J.
Frederico
et al., Nature
515
, 92
(2014
).3.
F.
Giorgianni
, E.
Chiadroni
, A.
Rovere
, M.
Cestelli-Guidi
, A.
Perucchi
, M.
Bellaveglia
, M.
Castellano
, D.
Di Giovenale
, G.
Di Pirro
, M.
Ferrario
et al., Nat. Commun.
7
, 11421
(2016
).4.
V.
Petrillo
, M.
Anania
, M.
Artioli
, A.
Bacci
, M.
Bellaveglia
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, F.
Ciocci
, G.
Dattoli
, D.
Di Giovenale
et al., Phys. Rev. Lett.
111
, 114802
(2013
).5.
R. W.
Schoenlein
, W.
Leemans
, A.
Chin
, and P.
Volfbeyn
, Science
274
, 236
(1996
).6.
A.
Bacci
, D.
Alesini
, P.
Antici
, M.
Bellaveglia
, R.
Boni
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, C.
Curatolo
, G.
Di Pirro
, A.
Esposito
et al., J. Appl. Phys.
113
, 194508
(2013
).7.
R.
Li
and P.
Musumeci
, Phys. Rev. Appl.
2
, 024003
(2014
).8.
J.
Lim
, P.
Frigola
, G.
Travish
, J.
Rosenzweig
, S.
Anderson
, W.
Brown
, J.
Jacob
, C.
Robbins
, and A.
Tremaine
, Phys. Rev. Spec. Top.-Accel. Beams
8
, 072401
(2005
).9.
P.
Chen
, K.
Oide
, A.
Sessler
, and S.
Yu
, Phys. Rev. Lett.
64
, 1231
(1990
).10.
J.
Rosenzweig
, B.
Breizman
, T.
Katsouleas
, and J.
Su
, Phys. Rev. A
44
, R6189
(1991
).11.
H.
Nakanishi
, Y.
Yoshida
, T.
Ueda
, T.
Kozawa
, H.
Shibata
, K.
Nakajima
, T.
Kurihara
, N.
Yugami
, Y.
Nishida
, T.
Kobayashi
et al., Phys. Rev. Lett.
66
, 1870
(1991
).12.
G.
Hairapetian
, P.
Davis
, C.
Clayton
, C.
Joshi
, S.
Hartman
, C.
Pellegrini
, and T.
Katsouleas
, Phys. Rev. Lett.
72
, 2403
(1994
).13.
W. K. H.
Panofsky
and W.
Baker
, Rev. Sci. Instrum.
21
, 445
(1950
).14.
E.
Boggasch
, A.
Tauschwitz
, H.
Wahl
, K.-G.
Dietrich
, D.
Hoffmann
, W.
Laux
, M.
Stetter
, and R.
Tkotz
, Appl. Phys. Lett.
60
, 2475
(1992
).15.
J.
Van Tilborg
, S.
Steinke
, C.
Geddes
, N.
Matlis
, B.
Shaw
, A.
Gonsalves
, J.
Huijts
, K.
Nakamura
, J.
Daniels
, C.
Schroeder
et al., Phys. Rev. Lett.
115
, 184802
(2015
).16.
M.
Ferrario
, D.
Alesini
, M.
Anania
, A.
Bacci
, M.
Bellaveglia
, O.
Bogdanov
, R.
Boni
, M.
Castellano
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
et al., Nucl. Instrum. Methods B
309
, 183
(2013
).17.
A.
Biagioni
, M.
Anania
, M.
Bellaveglia
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, D.
Di Giovenale
, G.
Di Pirro
, M.
Ferrario
, F.
Filippi
, A.
Mostacci
et al., J. Instrum.
11
, C08003
(2016
).18.
D.
Alesini
, S.
Bertolucci
, M.
Biagini
, C.
Biscari
, R.
Boni
, M.
Boscolo
, M.
Castellano
, A.
Clozza
, G.
Di Pirro
, A.
Drago
et al., Nucl. Instrum. Methods A
507
, 345
(2003
).19.
A.
Cianchi
, D.
Alesini
, A.
Bacci
, M.
Bellaveglia
, R.
Boni
, M.
Boscolo
, M.
Castellano
, L.
Catani
, E.
Chiadroni
, S.
Cialdi
et al., Phys. Rev. Spec. Top.-Accel. Beams
11
, 032801
(2008
).20.
M.
Ferrario
, D.
Alesini
, A.
Bacci
, M.
Bellaveglia
, R.
Boni
, M.
Boscolo
, M.
Castellano
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, L.
Cultrera
et al., Phys. Rev. Lett.
104
, 054801
(2010
).21.
D.
Alesini
, G.
Di Pirro
, L.
Ficcadenti
, A.
Mostacci
, L.
Palumbo
, J.
Rosenzweig
, and C.
Vaccarezza
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A
568
, 488
(2006
).22.
M.
Anania
, A.
Biagioni
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, M.
Croia
, A.
Curcio
, D.
Di Giovenale
, G.
Di Pirro
, F.
Filippi
, A.
Ghigo
et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A
829
, 254
(2016
).23.
N.
Bobrova
, S.
Bulanov
, D.
Farina
, R.
Pozzoli
, T.
Razinkova
, J.
Sakai
, P.
Sasorov
, and I.
Sokolov
, Laser Part. Beams
18
, 623
(2000
).24.
D.
Spence
, A.
Butler
, and S.
Hooker
, JOSA B
20
, 138
(2003
).25.
A.
Mostacci
, M.
Bellaveglia
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, M.
Ferrario
, D.
Filippetto
, G.
Gatti
, and C.
Ronsivalle
, Phys. Rev. Spec. Top.-Accel. Beams
15
, 082802
(2012
).26.
A.
Cianchi
, D.
Alesini
, M.
Anania
, A.
Bacci
, M.
Bellaveglia
, M.
Castellano
, E.
Chiadroni
, D.
Di Giovenale
, G.
Di Pirro
, M.
Ferrario
et al., Phys. Rev. Spec. Top.-Accel. Beams
18
, 082804
(2015
).27.
F.
Filippi
, M.
Anania
, A.
Biagioni
, E.
Chiadroni
, A.
Cianchi
, M.
Ferrario
, A.
Mostacci
, L.
Palumbo
, and A.
Zigler
, J. Instrum.
11
, C09015
(2016
).28.
N.
Bobrova
, A.
Esaulov
, J.-I.
Sakai
, P.
Sasorov
, D.
Spence
, A.
Butler
, S.
Hooker
, and S.
Bulanov
, Phys. Rev. E
65
, 016407
(2001
).29.
S.
Eliezer
, The Interaction of High-Power Lasers with Plasmas
(CRC Press
, 2002
).30.
J.
Su
, T.
Katsouleas
, J.
Dawson
, and R.
Fedele
, Phys. Rev. A
41
, 3321
(1990
).31.
M.
De Loos
and S.
Van der Geer
, in 5th European Particle Accelerator Conference
(1996
), p. 1241
.32.
A.
Marocchino
, F.
Massimo
, A.
Rossi
, E.
Chiadroni
, and M.
Ferrario
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A
829
, 386
(2016
).33.
W.
Lu
, C.
Huang
, M.
Zhou
, W.
Mori
, and T.
Katsouleas
, Phys. Plasmas
12
, 063101
(2005
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.