Diffraction Radiation of Electron Bunches for One- and Two Slit Systems
加速物理学的新研究导致带电粒子束的功率增长。现有的方法的基础上的相互作用的检测设备与聚束不能满足我们的需要，因为事实上，新的高强度聚束可以损坏这个设备。此外，这些方法不允许实时分析聚束。最近提出了一种新的基于束团通过狭缝传播的光衍射辐射干涉（ODRI）的技术。在这项工作中的衍射辐射，特别是ODRI，由电子的各种狭缝系统的理论模拟的结果，以及与DESY实验数据的比较。
2014-08-25 physics.acc-ph
Optical Diffraction Radiation from a beam off a circular target
本文计算了一束高能粒子通过金属圆环内圆孔时产生的光学衍射辐射。我们推导出远场微分角谱和水平、垂直偏振强度的表达式。示出了光谱对光束尺寸和位置变化的灵敏度。计算来自聚束的总光子产额，并用于设定可检测波长的限制。
2008-08-28 physics.acc-ph
Resonant Diffraction Radiation and Smith-Purcell Effect
已经开发了一种方法，其中Smith-Purcell辐射（SPR），即电子移动接近周期性结构的发射，被视为共振衍射辐射。简单的公式已被设计为SPR强度的光栅具有完美的导电带间隔的真空间隙。结果已与通过其他技术获得的。已经表明，对于相对论情况，所述光栅的辐射强度充分超过由周期性变形的连续表面构成的光栅的SPR强度。
1998-04-13 physics.acc-ph
Experimental Research of the Diffraction and Vavilov-Cherenkov Radiation Generation in a Teflon Target
当电子靠近介质靶时，Vavilov-Cherekov（VChR）辐射的几何形状类似于衍射辐射（DR）几何形状。在这种情况下，除了VChR之外，我们可以预期从目标的上游面生成DR。从适用于相对论电子的赝光子观点来看，这些布斯辐射的联合观测是非常有趣的。实验中得到的出乎意料的结果强调了DR和VChR对自然的反思。实验是在托木斯克理工大学的相对论电子束加速器上进行的。
2011-12-08 physics.acc-ph
Internal Smith-Purcell radiation and its interplay with Cherenkov diffraction radiation in silicon -- a combined time and frequency domain numerical study
我们考虑由平行于平面矩形硅光栅的电子传播产生的辐射：史密斯-珀塞尔辐射到真空侧，内部史密斯-珀塞尔辐射到电介质中，切伦科夫辐射到电介质中。在常规Smith-Purcell辐射被禁止的范围内，内部Smith-Purcell辐射优于其他两种辐射机制。这一观察结果可能会导致非接触式粒子束监测器的改进设计。
2021-05-17 physics.acc-ph physics.optics
High-efficiency broadband THz emission via diffraction-radiation cavity
基于加速器的太赫兹（THz）辐射有望实现高功率宽带光源。提出了一种利用低发射度、短束团、高重复频率电子束在光学腔中实现相干衍射辐射的方案。该方案利用束团间的受激辐射过程，大大提高了辐射发射效率。我们进行了一项实验与超导直线加速器建造的能量回收直线加速器（ERL）的测试设备。电子束穿过腔镜上的小孔而不被破坏。当扫描腔的往返长度时，观察到尖锐的太赫兹共振信号，其指示与束减速相关的宽带受激辐射。该观察证明了由于受激辐射过程而导致的有效的射束到辐射能量转换。
2019-02-20 physics.acc-ph
Stimulated excitation of an optical cavity by a multi-bunch electron beam via coherent diffraction radiation process
利用超导直线加速器实现的高重复频率低发射度短束团电子束，研究了太赫兹波段光腔的受激激发。电子束穿过腔镜上的小孔而没有被破坏。当扫描腔的往返长度时，观察到通过相干衍射辐射指示宽带受激发射的尖锐共振结构。
2018-07-17 physics.acc-ph
Generation of radiation in free electron lasers with diffraction gratings (photonic crystal) with the variable spacial period
得到了描述衍射光栅（光子晶体）参数变化时自由电子激光产生过程的方程。结果表明，采用周期可变的衍射光栅（光子晶体）可以显著提高辐射输出。指出了利用衍射光栅（光子晶体）可以在系统中产生周期可变的动态摇摆器。这为研制双级联变参数自由电子激光器提供了可能，其效率可明显高于常规系统。
2006-08-07 physics.acc-ph physics.optics
Thomson Scattering of Coherent Diffraction Radiation by an Electron Bunch
研究了加速器前束团产生的相干衍射辐射在后束团上的汤姆逊散射过程。结果表明，散射硬光子的产额与N $_e^3$成正比，其中N $_e$是每个聚束的电子数。选择的几何形状的CDR生成和表达式获得散射光子光谱的几何形状，这取决于在一个明确的形式上的聚束大小。提出了一种利用散射辐射特性测量聚束长度的方法。
1998-10-06 physics.acc-ph
Overview of non-intercepting beam-size monitoring with optical diffraction radiation
本文评述了在过去几年中使用光学衍射辐射（ODR）作为非截获电子束参数监测器的初步示范。远场成像和近场成像的发展被解决的ODR产生的金属平面与狭缝孔径，一个单一的金属平面，和两个平面的干涉。偏振效应和灵敏度束的大小，发散，和位置将被讨论，以及一个建议的路径，以监测10微米的束尺寸在25 GeV。
2012-07-19 physics.acc-ph
Image of optical diffraction radiation (ODR) source and spatial resolution of ODR beam profile monitor
提出了一种考虑“前波区”效应的光学衍射辐射（ODR）源经透镜聚焦后在探测器上成像的方法。与光学渡越辐射源完全类似，ODR狭缝像的特征尺寸不依赖于洛伦兹因子，而是由狭缝宽度、波长和透镜孔径决定。如果光束通过窄缝，则缝像的形状取决于光束大小。极相对论光束通过狭缝产生的ODR可以用来从ODR狭缝像确定光束尺寸。
2004-08-05 physics.acc-ph
Synchrotron radiation contributions to optical diffraction radiation measurements
如果我们试图测量高能电子从导电狭缝或半无限平板中的后向光学衍射辐射（BODR），电子束在撞击目标之前将穿过弯曲或转向磁体或磁体透镜。来自这些磁体的同步辐射（SR）可以模糊BODR测量。本文分析了这些磁体的SR特性。基于修正的Lenar Wikherd势建立了一个模型，计算了相对论电子在弯曲磁体和转向磁体中的SR角分布在不同的光区辐射条件下的分布。分析表明，在KEK ATF引出线的条件下，SR的强度超过了导电靶的后向光学渡越辐射（BOTR）的强度，且远大于BODR的强度。来自转向磁体的SR强度取决于其调谐，并且可以与BOTR相当。因此，从这些结果可以看出，在BODR测量中BODR和SR的分离问题是重要的。本文提出了解决这一问题的两种方法。
2002-08-27 physics.acc-ph
Cherenkov Diffraction Radiation Interferometry for Beam Divergence Diagnostics
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）
该研究结合切伦科夫辐射与同步辐射干涉测量技术，提出基于切伦科夫辐射的干涉法，实现带电束流发散度的精准诊断。
2026-07-30 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Diffraction on a polycrystal for investigations and diagnostics of X-ray radiation of relativistic particles in a forward direction
本文提出利用多晶体衍射诊断相对论粒子前向X射线辐射，设计了测量光谱密度、发散度和偏振的方法，并解释了Bragg衍射导致的未识别光谱峰及验证实验。
2001-05-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Diffraction of Cherenkov Radiation at the Open End of a Shallow Corrugated Waveguide
本文研究对称横磁模$ \text{TM}_{0l} $在内部有波纹的开口圆柱波导上的衍射问题。波纹的深度和周期应远小于波长和波导半径。因此，波纹波导壁可以根据等效边界条件来描述，即可以应用对应的阻抗边界条件。考虑了真空和均匀介质填充波导的情况。在琼斯公式中采用修正的泰勒环技术求解衍射问题。通过求解Wiener-Hopf-Fock方程得到反射系数的无限线性方程组，利用约化技术可以数值求解。
2021-04-27 physics.acc-ph
Efficiency of gratings for silica fiber-coupled internal Smith-Purcell radiation and Cherenkov diffraction radiation -- a quantitative numerical study
本文通过定量数值模拟研究了基于二氧化硅和硅光栅的内部史密斯-珀塞尔辐射与切伦科夫衍射辐射效率，分析了不同辐射级次的光谱特性，并提出该装置可作为非侵入式粒子束监测器原型。
2023-10-31 physics.acc-ph physics.optics
Self amplification of channeling radiation at Bragg diffraction conditions
相对论性电子穿过晶格的X射线辐射（在沟道辐射的情况下）需要能量从几十到几百MeV的电子，但有一个缺点：发射的X射线量子数量少。然而，如果电子聚束的电流密度足够高以启动自放大自发发射（SASE）过程，则这种源的亮度可能潜在地增加。本文用一阶微扰理论分析了轴向沟道现象发生的条件。描述了自发向SASE过渡的过程，考虑到晶体介质的周期性结构，确定了启动SASE过程对聚束电流参数的要求。满足布喇格衍射条件可以增强自放大。作为例子，给出了Si、Ge和C晶体中轴向沟道的数值结果。
2019-02-19 physics.acc-ph
Synchrotron and Smith-Purcell radiations from a charge rotating around a cylindrical grating
本文研究了电荷绕圆柱对称导体旋转时的辐射。首先考虑了均匀介质中绕导电圆柱旋转的电荷问题。计算了圆柱表面的电荷和电流密度。导出了辐射强度的谱角密度公式。在第二部分中，我们研究了电荷绕平行于圆柱轴线的金属条圆柱面上的衍射光栅旋转时的辐射。光栅对辐射强度的影响近似于由旋转电荷场在条带上感生的表面电流。导出了电场和磁场的表达式以及给定谐波辐射强度的角密度的表达式。我们表明，同步加速器和史密斯-珀塞尔辐射之间的干扰可能会导致有趣的功能。特别是，大谐波上的辐射强度的行为可以从本质上不同于在真空中或围绕固体圆柱旋转的电荷。与这些极限情况不同，对于衍射光栅的几何形状，高次谐波上的辐射强度对于相对于圆柱轴的小角度不会消失。对于给定的装药特性，通过选择衍射光栅的参数，可以在装药旋转平面的法线附近具有高度定向的辐射。随着能量的降低，同步辐射的相对贡献减小，Smith-Purcell部分占主导地位。
2016-07-06 physics.acc-ph physics.class-ph
Multi-component measurements of the Jefferson Lab energy recovery linac electron beam using optical transition and diffraction radiation
高亮度电子加速器（诸如能量恢复直线加速器（ERL））通常具有复杂的粒子分布，这可能在束传输以及与诸如用于从束产生辐射的摆动器的装置匹配方面产生困难。光学渡越辐射（OTR）、光学渡越辐射干涉术（OTRI）和光学衍射-渡越辐射干涉术（ODTRI）已被证明是诊断带电粒子束空间和角分布的有效工具。OTRI和ODTRI已被用来测量均方根发散和光学横向相空间映射已被证明使用OTRI。在这项工作中，我们提出了使用OTR和ODR在杰斐逊实验室115兆电子伏ERL进行的诊断实验的结果，其中显示存在两个单独的组件内的空间和角分布的光束。通过假设空间和角度特征之间的相关性，我们估计两个分量中的每一个的均方根发射度值。
2008-06-27 physics.acc-ph
Theory of high-energy correlated multiphoton x-ray diffraction for synchrotron radiation sources
本文提出非相对论极限下适用于同步辐射源的多光子X射线衍射理论表述，通过卷积表示分类物理资源，为弹性与非弹性散射中关联特征的描述及重建算法的发展提供理论框架。
2023-07-30 physics.acc-ph physics.atom-ph quant-ph
Radiation by a relativistic charged particle in self-wakefield in periodic structure
本文研究了相对论带电粒子在无外场条件下沿周期结构运动时辐射反作用力的振荡特性所引起的辐射的一种新的基本机制。结果表明，切伦科夫型辐射（CR）的非同步空间谐波可以引起粒子的振荡，从而产生波荡器型辐射（UR）。在光谱区域，其中产生的波的衍射是必不可少的，辐射表现在CR和UR的相干干涉。纯波荡器型辐射仅发生在波衍射可以忽略的波长范围内。在由N个电子组成的一束相干UR的情况下，UR功率在第四度上与N成比例。
2002-09-28 physics.acc-ph physics.class-ph
Vector electromagnetic theory of transition and diffraction radiation with application to the measurement of longitudinal bunch size
基于矢量电磁理论和Schellkunoff原理，提出了一种计算带电粒子与任意目标相互作用产生的渡越辐射（TR）和衍射辐射（DR）的谱分布和角分布的新方法。矢量方法预测在任意距离的辐射源，即在近场和远场，并在任何方向上的观察的偏振和光谱角分布。用常用的标量惠更斯模型计算的TR和DR的辐射场被证明是由矢量理论预测的限制形式，并明确显示了标量理论的有效性。TR和DR的计算使用矢量模型进行比较，在文献中提供的各种限制情况下，更普遍的利益的情况下的结果。我们的理论在TR和DR诊断的设计中具有重要的应用，特别是那些利用相干TR或DR来推断纵向聚束尺寸和形状的诊断。提出了一种利用相干TR或DR的角分布来确定束团长度的新方法。
2007-12-17 physics.acc-ph
Observation of the Stimulated Coherent Diffraction Radiation in an Open Resonator at LUCX Facility
本文介绍了一种新型的基于开放腔中产生的受激相干衍射辐射（SCDR）的预聚束泵浦自由电子脉塞的初步实验。超快肖特基势垒二极管（时间响应$<1\,$ ns）使得能够研究存储在腔中的辐射的特性以及腔本身的固有特性。我们观察到了由多束团光束产生的逐圈SCDR。当腔长正好是聚束间距的一半时，观察到明显的共振。此外，逐圈测量揭示了$72.88$的腔品质因数，这是相当高的开放谐振腔中的波长范围内的$3-5\,$ mm。的光子强度的指数增长的聚束数的函数也被证明。
2013-10-29 hep-ex physics.acc-ph
Interference of diffraction and transition radiation and its application as a beam divergence diagnostic
我们观测了相对论电子束与微网箔和反射镜相互作用产生的光学衍射辐射（ODR）和光学渡越辐射（OTR）的干涉。的生产正向ODR从电子通过孔和线的网格和它们的单独的相互作用与反向OTR从镜子的帮助下的模拟代码进行了分析。通过仔细选择的微网格的属性，网格反射镜间距，观察波长和滤波器带通，从未受干扰的电子通过网格的开放空间和OTR从反射镜产生的ODR的干扰是可观察到以上的广泛的非相干背景，从通过网格线的严重散射的电子的相互作用。这些干涉（ODTRI）对光束发散角很敏感，可以用来直接诊断这个参数。我们比较使用ODTRI，常规OTRI，前箔散射时可以忽略不计的情况下，和从运输代码计算和多屏幕光束尺寸测量获得的计算值的实验发散值。我们在所有情况下都取得了很好的一致。
2006-05-12 physics.acc-ph
Optical Diffraction-Transition Radiation Interferometry and its Application to the Measurement of Beam Divergence
光学渡越辐射干涉术（OTRI）已被证明是测量能量在15-100 MeV范围内的电子束发散角的一种非常有用的技术。然而，这种方法的应用，以低能量或非常高的质量光束是有限的散射在前箔的干涉仪。为了克服这一限制，我们建议使用穿孔的前箔。对于我们所考虑的束流能量和孔尺寸，未散射的束流电子通过孔将产生衍射辐射（ODR）。从第一和第二箔产生的总辐射然后将是来自未散射和散射电子的ODR和OTR的空间相干总和。通过控制穿孔的数量和尺寸、箔间间距、第一箔的厚度以及观察到的辐射的波长和带通，可以隔离和观察由于光束的未散射部分引起的相干干涉。这些干涉的可见性然后可以用于确定均方根光束发散。我们已经开发了一个通用的计算机代码，它可以用来计算衍射辐射从任何类型的穿孔和另一个代码计算ODR-OTR干涉图案为一组给定的光束和光学参数。这些代码中采用的干涉仪的设计，以测量工作在30 MeV的ATF加速器的发散。该光束将用于ODR-OTR干涉仪原理实验的初步验证。我们提出了我们的代码计算的结果表明，预期的发散，200微弧度，可以很容易地测量。
2001-12-12 physics.acc-ph
Parametric (quasi-Cherenkov) cooperative radiation produced by electron bunches in natural or photonic crystals
利用数值模拟方法研究了在散粒噪声存在下，电磁波动态衍射条件下，电子束团通过晶体（天然或人工晶体）时产生的参量（准切伦科夫）合作辐射的特性。它表明，在劳厄和布拉格衍射的情况下，参量辐射由两个强脉冲：一个相对于粒子速度方向以小角度发射，另一个相对于粒子速度方向以大角度发射。在布拉格衍射条件下，以与粒子速度方向成小角度发射的参量辐射的强度在粒子数量充分小于参量辐射的强度时达到饱和以大角度发射的辐射。在劳厄衍射条件下，每个脉冲都包含两个强峰，这与聚束前端和后端的电磁波发射有关。噪声的存在导致在两个峰值之间的间隔中的混沌信号。
2013-04-03 physics.acc-ph physics.optics
Cherenkov Diffraction Radiation Emissions from Single Electrons and Positrons on a Fused Silica Radiator
本研究在DESY II测试束中利用熔融石英辐射体测量电子与正电子的ChDR，发现1–5 GeV/c范围内强度随动量线性增加，且电子发射显著强于正电子。
2022-09-22 physics.acc-ph
Monochromaticity of coherent Smith-Purcell radiation from finite size grating
通过实验和数值模拟研究了相干Smith-Purcell辐射（SPR）的光谱特性。在KEK LUCX装置上对不同衍射级的SPR谱线形状进行了测量。测量中使用了一对室温肖特基势垒二极管（SBD）探测器，灵敏度分别为$60-90$ ~GHz和$320-460$ ~GHz。合理的协议的实验结果和模拟与CST工作室套件进行证明使用不同的窄带SBD探测器，以调查不同的SPR衍射级。结果表明，SPR谱线的单色性随衍射级数的增加而增加。在亚太赫兹频率范围内的相干跃迁辐射和相干SPR强度的比较表明，两种辐射机制的亮度是相当的。讨论了SPR谱线微调的可行性。
2017-01-11 physics.acc-ph
Diffraction Radiation Diagnostics for Moderate to High Energy Charged Particle Beams
衍射辐射（DR）是当带电粒子通过其行进的介质中的孔径或不连续性附近时产生的。DR与跃迁辐射（TR）密切相关，当带电粒子穿过具有不同介电常数的介质之间的边界时产生跃迁辐射。与目前广泛用于射束诊断目的的TR相比，DR作为非拦截、多参数射束诊断的潜力在很大程度上仍未开发。对于诊断测量，从相对于光束速度倾斜的圆孔或狭缝观察后向反射DR是有用的。然而，到目前为止，从这样的光圈向后DR的光谱角强度的有根据的方程还没有。我们提出了一个新的推导的光谱角强度向后DR产生的狭缝轴的两个方向，即垂直和平行于入射平面的倾斜狭缝。我们的数学方法一般适用于任何几何形状和简单的维纳霍夫方法以前用来计算DR从单刀口。我们的结果适用于测量正交光束的大小和发散分量。我们讨论的问题，分离这些光束参数对DR的角分布的同时影响，并提供解决这个困难的方法。这包括利用单缝辐射的水平和垂直偏振分量以及两个斜缝的干涉。DR诊断为500 MeV的光束的例子，并讨论了目前的技术局限性。
2000-03-08 physics.acc-ph
Radical increase of the parametric X-ray intensity under condition of extremely asymmetric diffraction
研究了晶体中相对论电子沿晶体-真空界面运动的参量X射线辐射。在这种几何结构中，光子的发射发生在极不对称衍射（EAD）的状态中。在EAD情况下，整个晶体长度有助于形成与劳厄和布拉格几何结构相反的X射线辐射，其中发射强度由X射线吸收长度限定。我们证明，这种现象应该在衍射的动力学理论中描述，并预测PXR强度的急剧增加。特别是，在现实的电子束参数下，与传统的实验几何形状的PXR相比，可以获得两个数量级的PXR-EAD强度的增加。此外，我们详细讨论了PXR-EAD检测的实验可行性。
2017-08-30 physics.acc-ph physics.optics
Spectrometer for Hard X-Ray Free Electron Laser Based on Diffraction Focusing
X射线自由电子激光器（XFEL）产生X射线辐射的超短、空间相干脉冲序列。我们提出了衍射聚焦光谱仪（DFS），它能够测量一个单一的XFEL脉冲辐射的能量分辨率为$ΔE/E\approx 2\times 10^{-6}$的整个能谱。这比大多数现代X射线光谱仪要好得多。这样的分辨率允许人们解析XFEL脉冲的精细光谱结构。由于动态散射，衍射聚焦的效果发生在单晶板中，并且类似于由具有负折射率的超材料制成的Pendry透镜中的聚焦。这种光谱仪比那些基于弯曲晶体的光谱仪更容易操作。我们表明，DFS可以使用在很宽的能量范围从5 keV到20 keV。
2012-11-15 physics.acc-ph physics.optics
"Shadowing" of the electromagnetic field of relativistic charged particles
在基于相对论性电子穿过或靠近不透明屏的辐射过程（例如跃迁辐射、衍射辐射等）中，电子自场在屏后在形成长度$γ^2λ$量级的距离上被部分遮蔽。研究了电子束团对相干衍射辐射的影响。吸收和导电半平面屏幕被放置在不同的距离L之前的标准DR源（倾斜半平面镜）。当屏幕处于小L且与反射镜同侧时，辐射强度降低。当屏幕在相对侧时，没有观察到减少。值得注意的是，吸收和导电半平面屏幕产生相同的阴影效果。阴影效应是造成史密斯-珀塞尔辐射强度受限制的原因。
2009-12-17 physics.acc-ph
