Abstract
本研究所發展出的程式（參考附錄A） 是以電漿模擬程式ES１（one dimensional e-lectrostutic program）為原式稿，根據符合相對論的粒子運動方程式，寫成一維含電磁輻射的粒子電腦模擬程式。並將之應用在自由電子雷射的模擬上。模擬結果中成功地觀察到電子束在增頻磁場中產生電磁輻射，其波長與理論相一致。但是其強度有限，尚不足以使電子束產生明顯的群聚現象，所以這情況只是屬於單粒子輻射（Single Particle Mode），而未達到聯合作用（Collective Mode） 時的激發輻射（Stimulated Emission）， 若欲達到激發輻射，產生強的雷射可以和電子束同時輸入一個相同傳遞方向的電磁波，可增強電子束與電磁輻射的交互作用，產生高功率輸出。經由模擬可以了解電子束詳細的動態行為。模擬結果顯示電荷分佈受電場、磁場的影響由一關始均勻分佈佰漸漸形成不同的疏密程度，可略看出群聚的現象及其運動軌跡的變化情形，由粒子速度分佈圖形可證明電子束與電磁波有能量交換，電子損失動能，速度下降。產生的電磁波能量則逐漸增加。另外空間電荷的影響使電子束前段被加速，後段被減速，靜電能隨時間增長而遞減。所以就整個系統而言，電子束動能、靜電位能減少轉換成為電磁能。