Scheme for simultaneous generation of three-color ten GW-level X-ray pulses from baseline XFEL undulator and multi-user distribution system for XFEL laboratory
目前的XFEL项目的基线设计只考虑从每个基线波荡器产生固定波长的单光子束。不同的是，本文所述的方案考虑了同时产生三个不同波长的高强度SASE自由电子激光辐射。我们提出了我们的方案的可行性研究，我们与欧洲XFEL的基线SASE 2线的参数在0.05 nm，0.15 nm和0.4 nm的同时工作模式的范例。我们的技术产生的两种颜色在0.05 nm和0.15 nm的基本上是基于一个“新鲜束”技术。为了产生0.4 nm的辐射，我们建议使用“加力燃烧室”技术。这些技术的实施不会干扰SASE 2波荡器的基线操作模式。本文还描述了一种有效的方式来获得多用户设施。它示出，虽然从一个给定的波荡器的XFEL光子束是为了一个单一的用户，可移动的多层X射线反射镜可以用来同时服务于许多用户。所提出的光子束分配系统将允许在许多实验之间快速切换自由电子激光束，以便有效地利用源。光子的分布是基于脉冲串实现的，并且可以在许多独立的光束线之间分布光子束，从而使许多用户能够以不同的波长并行工作。
2010-01-20 physics.acc-ph
Nonlinear undulator tapering in conventional SASE regime at baseline electron beam parameters as a way to optimize the radiation characteristics of the European XFEL
我们证明，欧洲XFEL源在标称工作点的输出辐射特性可以很容易地作出显着优于目前报道的科学仪器和X射线光学的TDR。事实上，输出SASE特性的基线欧洲XFEL已预先优化假设均匀的波动器在一个标称工作点的5 kA的峰值电流，而不考虑潜在的波动器锥形SASE制度。为了说明这一点，我们分析的情况下，电子束团与标称参数。基于从开始到结束的模拟，我们表明，非线性波荡器锥形允许一个实现高达十倍的峰值功率和光子谱密度在传统的SASE制度，而无需修改的基线设计。自由电子激光程序Genesis已被广泛用于这些研究。为了增加我们的信心，在模拟结果中，我们交叉检查的结果再现在深非线性SASE制度与锥形波荡器使用代码ALICE。
2013-09-12 physics.acc-ph
Circular polarization opportunities at the SASE3 undulator line of the European XFEL
XFEL提供具有前所未有的峰值亮度和超短持续时间的X射线脉冲。它们通常由平面波荡器驱动，这意味着输出辐射是线性偏振的。然而，对于许多实验应用来说，偏振控制是至关重要的：除了产生线偏振辐射的能力之外，人们通常需要产生具有高偏振度的圆偏振辐射的可能性。这可以通过使用XFEL波荡器的第一部分来产生聚束，然后通过将聚束传播通过“补燃器”-具有可调谐偏振的短波荡器来实现，其中仅发生有限的增益。在这种情况下，需要考虑的问题之一是在辐射器中获得的圆偏振辐射与在自由电子激光的第一部分中产生的线偏振背景的分离。在这篇文章中，我们回顾了几种方法，包括反向锥形技术。特别是，我们使用的成因自由电子激光代码来模拟一个案例研究有关SASE 3自由电子激光线在欧洲XFEL与最新的参数，我们确认，预计高度的圆偏振。此外，我们建议通过线偏振辐射的角度分离或在样品位置处强烈散焦来进一步提高逆锥形技术的有效性。在这种方式中，我们利用独特的灵活性，欧洲XFEL从电子束和光子束流光学方面。
2016-08-29 physics.acc-ph
Scheme for generation of fully-coherent, TW power level hard X-ray pulses from baseline undulators at the European X-ray FEL
提高X射线自由电子激光（XFEL）输出功率的最有希望的方法是使波荡器的磁场逐渐变细。此外，通过从单色种子而不是从噪声开始FEL过程，可以实现功率的显著增加。本报告建议利用级联自播种计划与尾单色器在可调间隙基线波荡器在欧洲XFEL创建一个源能够提供前所未有的特性在硬X射线波长的相干辐射。与SASE X射线自由电子激光参数相比，新光源的辐射具有三个真正独特的方面：完全的纵向和横向相干性，峰值亮度比LCLS目前可用的高三个数量级。此外，新的源将产生硬X射线束在非常峰值（TW）和平均（kW）的功率水平。因此，所提出的源可以彻底改变单生物分子成像，非弹性散射和核共振散射等领域。尾流单色器的自播种方案是非常紧凑的，并且几乎不需要成本和时间来实现。本文中提出的升级可以在欧洲XFEL的调试阶段进行，从运行一开始就开辟了广泛的新应用范围。我们目前的可行性研究和欧洲XFEL的SASE 2线的examplifications。
2010-07-16 physics.acc-ph physics.optics
Opportunities for Two-color Experiments at the SASE3 undulator line of the European XFEL
X射线自由电子激光（XFEL）已被证明可以产生短而强的辐射脉冲，从而允许广泛的新型实验。如果XFEL设备支持产生具有不同波长和可控延迟的两个X射线脉冲，则可能的实验范围甚至进一步扩大到包括X射线泵浦/X射线探测应用。在这项工作中，我们讨论了应用一种简单的和成本效益的方法产生双色脉冲在欧洲XFEL的SASE 3软X射线光束线的可能性。该技术是基于在基线波荡器中安装一个磁弯道，并可以在几个步骤中完成。我们讨论了这种升级的小量子系统（SQS）仪器的科学利益，与欧洲XFEL的高重复率，我们提供了从开始到结束的模拟辐射集中在样品上，证明了我们的概念的可行性。
2017-06-01 physics.acc-ph physics.ins-det
A simple method for timing an XFEL source to high-power lasers
提出了一种用于时间分辨泵浦探测实验的技术，用于将X射线自由电子激光（XFEL）定时到具有飞秒精度的高功率常规激光。我们的方法利用相同的电子束产生的XFEL脉冲和超短光脉冲的帮助下，下游的X射线波荡器的光辐射器。由于这两个脉冲是由同一个电子束团产生的，所以它们是完全同步的。互相关技术的应用将允许确定光脉冲（以及因此XFEL脉冲）和来自具有飞秒分辨率的外部泵浦激光器的脉冲之间的相对抖动。建议的定时方案的技术实现使用的光学复制合成器（ORS）安装后，最后一束压缩阶段的XFEL。在ORS装置中，电子聚束由外部光学激光器调制。随后，它穿过主波荡器，并产生XFEL脉冲。最后，一个强大的相干边缘辐射的光脉冲产生的聚束通过一个长的直线段和分离磁铁的下游的主波荡器。我们的研究表明，在适度（约10%）的密度调制的电子束在光辐射器的位置允许生产高功率的X射线和光脉冲。这些脉冲的相对同步是通过使用相同的机械支持的X射线和光学元件传输辐射到实验区域，在那里的单次发射的光脉冲和泵浦激光脉冲之间的互相关被执行。我们说明了建议的定时技术的潜力与数值例子，参考欧洲XFEL设施。
2007-12-20 physics.acc-ph physics.optics
Proposal to generate 10 TW level femtosecond x-ray pulses from a baseline undulator in conventional SASE regime at the European XFEL
欧洲XFEL的输出特性已经研究假设在5 kA的峰值电流的操作点。在本文中，我们探讨的可能性，远远超过这样的标称峰值电流水平。为了说明欧洲XFEL加速器复合体的潜力，我们考虑一束0.25 nC的电荷，压缩到45 kA的峰值电流。在这样高的峰值电流下工作的优点是X射线输出峰值功率的增加，而无需对基线设计进行任何修改。基于开始到结束的模拟，我们证明，这样高的峰值电流，结合波荡器锥形，允许一个实现高达100倍的增加，在传统的SASE制度的峰值功率相比，标称模式的操作。特别是，我们发现，10 TW功率级，飞秒X射线脉冲可以产生在3 keV和5 keV之间的光子能量范围内，这是最佳的单生物分子成像。我们的模拟是基于开发的所有21个细胞预见的SASE 3波荡器光束线，并表明，可以实现衍射所需的分辨率与15毫焦耳（对应于约3e13光子）的脉冲约3 fs，在100 nm的情况下，在光子能量为3.5 keV的焦点。
2013-08-02 physics.acc-ph
Statistical properties of the radiation from SASE FEL operating in a post-saturation regime with and without undulator tapering
本文描述了X射线自由电子激光（XFEL）在后饱和区辐射的统计和相干特性。我们考虑在欧洲XFEL的SASE3自由电子激光的实际情况。我们进行比较的主要特征的X射线自由电子激光工作在后饱和制度与波荡器锥形：效率，相干时间和横向相干度。
2015-01-05 physics.acc-ph
Transverse Gradient Undulator in a Storage Ring X-ray Free Electron Laser Oscillator
现代电子储存环通过自发同步辐射产生明亮的X射线，这对各种科学应用都很有用。X射线自由电子激光振荡器（XFELO）具有放大该输出的潜力，无论是在峰值功率还是光子相干性方面。然而，即使是目前的第四代储存环（4GSR）也缺乏必要的电子束亮度来驱动XFELO，这是由于其电子能量扩散。横向梯度波荡器（TGU）可以克服这个问题，从而提供了一个实用的手段耦合到XFELO的4GSR。在这项研究中，我们首先检查TGU相互作用的理论基础，推导出三维TGU增益公式在低增益近似。然后，我们进行优化研究的增益公式，以确定最佳的光束和机器参数。最后，我们构建了一个假设的存储环TGU-XFELO的基础上接近最佳的参数和报告，其预计的性能，使用多级数值模拟。我们还讨论了潜在的实施挑战与环自由电子激光耦合。
2023-02-14 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
Theoretical computation of the polarization characteristics of an X-ray Free-Electron Laser with planar undulator
我们表明，辐射脉冲从X射线自由电子激光（XFEL）与平面波荡器，这主要是在水平方向上偏振，表现出抑制的功率的垂直偏振分量至少由一个因素$λ_w^2/(4 πL_g)^2$，其中$λ_w$是波荡器周期的长度和$L_g$是自由电子激光场增益长度。我们说明了这一事实，通过检查XFEL操作下的稳态假设。在我们的计算中，我们只考虑了共振项：事实上，非共振项被一个因子$λ_w^3/(4 πL_g)^3$抑制，可以忽略不计。虽然找到一个情况下，使定量分析和实验结果之间的比较可能不是直截了当的，在XFEL的垂直极化率的抑制的定性方面应该很容易观察。我们注意到，我们的确切结果可能是有用的新一代自由电子激光代码的开发人员交叉检查他们的结果。
2015-02-16 physics.acc-ph
Flexible multi-bunch-length operation for continuous-wave x-ray free-electron lasers
本文提出在束团压缩器中采用偶极子-冲击器组合，实现连续波XFEL设施中逐束团灵活调节电子束团长度，并通过上海高重频XFEL参数的端到端模拟验证了其在不同波荡器线路上同时支持自放大自发辐射与外种子型FEL运行的可行性。
2024-04-30 physics.acc-ph
Scheme to increase the output average spectral flux of the European XFEL at $14.4$ keV
像非弹性X射线散射（IXS）和核共振散射（NRS）这样的技术目前受到X射线源处可用光子通量的限制。在$14.4$ keV处，第三代同步辐射源在meV带宽中每秒产生最大$10^{10}$光子。在这项工作中，我们讨论了利用高重复率的自种子脉冲在欧洲XFEL的流量增加了一千倍的可能性。在这里，我们报告的SASE 2光束线在欧洲XFEL的优化配置的可行性研究，结合自播种和波荡器锥形技术，以增加在$14.4$千电子伏的平均光谱通量。特别地，我们建议在$7.2$ keV下进行单色化，并在输出波荡器的第一部分中放大种子。放大过程可以在饱和之前的位置停止，在该位置处，电子束在相干辐射的第二谐波处得到相当大的聚束。输出波荡器的第二部分随后被调谐到二次谐波频率，即在$14.4$ keV，并用于在该能量下获得饱和。可以通过使输出波荡器的最后部分逐渐变细来进一步延长光子与电子束之间的能量交换。我们进行了从开始到结束的模拟和证明，自播种，结合波荡器锥形，允许一个实现超过一百倍的平均光谱通量增加相比，标称SASE制度在饱和，导致最大通量的顺序$10^{13}$光子每秒在兆电子伏带宽。
2015-08-18 physics.acc-ph
Circular polarization control for the European XFEL in the soft X-ray regime
产生高圆偏振X射线辐射的可能性，特别是在软X射线区域，是XFEL的重要资产。然而，欧洲XFEL的基线，包括软X射线SASE 3线，预见平面波荡器。在SASE 3实施偏振控制的最低风险策略包括在平面波荡器的末端添加一个APPLE II型波荡器，以利用基线自由电子激光的微聚束。5米长的APPLE II波荡器是同步加速器的标准设备。然而，选择短螺旋辐射器导致背景抑制的问题。我们建议的驱动思想是，背景辐射可以通过空间滤波来抑制。狭缝可以插入APPLE II辐射器的后面，其中线性偏振辐射光斑尺寸比螺旋辐射器的辐射光斑尺寸大约30倍。SASE 3波荡器的最后7个单元留有开放间隙，以便为电子束和辐射提供总共42 m的漂移部分。线偏振辐射光斑尺寸沿漂移方向增大，线偏振背景辐射被狭缝抑制。同时，保持了微束团结构。在螺旋辐射器中发射100GW级相干辐射。过滤装置由一对用于X射线束过滤的水冷狭缝和一个5米长的磁性弯道组成，在螺旋辐射器后面立即产生狭缝安装的偏移。电子和X射线在狭缝之前被弯道分离，并且电子束可以无扰动地通过过滤装置。从开始到结束的模拟的基础上，我们提出了从SASE 3波荡器入口到辐射器出口的计算，包括调制电子束传输的FODO聚焦系统在低电荷（20 pC）的操作模式。
2011-06-09 physics.acc-ph
The potential for extending the spectral range accessible to the European XFEL down to 0.05 nm
欧洲XFEL的规格涵盖了低至0.1 nm的波长范围。欧洲XFEL的基线设计假定用于产生辐射的标准（SASE）FEL模式，即来自具有可调间隙的每个基线波荡器的仅一个固定波长的光子束。自由电子激光物理和技术领域的最新发展为扩展XFEL设备的操作模式提供了可靠的基础。本文探讨了如何输出辐射的波长可以降低远远超出欧洲XFEL设计，下降到0.05 nm。在所提出的方案中，这是基于使用“新鲜聚束”技术，在两个不同的波长可能的同时操作。结果表明，可以同时产生，在同一基线波荡器与可调间隙，高强度辐射在0.05 nm的饱和，和高强度辐射约0.15 nm根据设计规格。我们提出了一个可行性研究，我们与欧洲XFEL的SASE 2线的参数进行了例证。
2010-01-20 physics.acc-ph
Monochromatic operation of the SASE3 soft X-ray beamline at European XFEL
欧洲自由电子激光器SASE-3软X射线光束线是为提供250 eV - 3000 eV光子能量范围内的粉红色或单色光束而设计和建造的。在这里，我们专注于单色操作的SASE 3光束线和报告的SASE 3光栅单色器的设计和性能。自由电子激光源产生高度相干的短飞秒脉冲的独特能力通过控制光子能量和时间分辨率的需求来挑战单色器设计。传输接近变换极限脉冲的目标对光学质量提出了非常高的要求，特别是对光栅。目前实现的SASE 3单色器进行了讨论，比较最佳的设计性能。目前，单色器使用两个光栅：低分辨率光栅针对时间分辨实验进行优化，并允许大约2000 - 5000的中等分辨率以及几到几十飞秒RMS的脉冲拉伸，而高分辨率光栅以更大的脉冲拉伸为代价达到10000的分辨率。
2022-06-17 physics.acc-ph physics.ins-det physics.optics
Prospects for CW and LP operation of the European XFEL in hard X-ray regime
欧洲XFEL将在17.5 GeV的SP（短脉冲）模式下运行，0.65 ms长的聚束训练和10 Hz的重复率。直线加速器的CW（连续波）或LP（长脉冲）模式与相应的减少电子束能量的可能升级正在讨论多年。最近在专门的研发计划中取得的成功使我们能够预测在可预见的未来进行这种升级的技术可行性。挑战之一是在CW和LP模式下提供亚埃FEL操作。在本文中，我们进行了初步的分析，在硬X射线制度在CW和LP模式的能量为7 GeV和10 GeV，分别欧洲XFEL的可能操作。我们认为激光在基准XFEL波荡器以及在一个新的波荡器与减少的周期。我们表明，合理的电子束质量的要求，激光的基本将是可能的亚埃制度。作为一种选择，在短波长的辉煌的光子束的产生，我们也考虑谐波激光，最近吸引了显着的关注。
2014-03-03 physics.acc-ph
Cascade self-seeding scheme with wake monochromator for narrow-bandwidth X-ray FELs
到目前为止，已经提出了三种不同的方法来从基线XFEL波荡器产生高度单色的X射线：（i）具有布拉格反射几何中的四晶体单色器的单束团自播种方案;（ii）具有布拉格反射几何中的四晶体单色器的双束团自播种方案;（iii）具有尾流单色器的单束团自播种方案。最后一种方案的X射线光学设计的独特元素是使用布拉格透射几何中的单晶的X射线的单色化。这种方法的一个很大的优点是单色器不引入X射线的路径延迟。这一事实消除了需要一个长的电子束旁路，或创建两个精确分离的，相同的电子聚束，在其他两个自播种计划所需的。在其最简单的配置中，自籽晶XFEL由单色器分隔的输入波荡器和输出波荡器组成。在某些实验情况下，这种最简单的双波荡器配置不是最佳的。显而易见的和技术上可能的扩展是使用三个或更多个由单色器分开的波荡器的设置。这种放大-单色化级联方案在性能上的区别在于晶体的热负荷小和输出辐射的光谱纯度高。本文介绍了这种叶栅自引射方案。我们目前的可行性研究和欧洲XFEL的SASE 2线的范例。
2010-06-10 physics.acc-ph
Scheme for femtosecond-resolution pump-probe experiments at XFELs with two-color ten GW-level X-ray pulses
本文介绍了一种计划，可以在LCLS和欧洲XFEL进行泵浦探测实验，并确定需要什么额外的硬件开发，使这些实验的成果。建议从相同的电子聚束中获得泵浦脉冲和探测脉冲，但是从可调间隙基线波荡器的不同部分获得。这消除了对同步的需要并消除了抖动问题。该方法具有进一步的优点，使得在高峰值功率和高重复率下可获得宽的频率范围。所提出的方案的一个重要特点是，硬件要求是最小的。我们的技术本质上是基于“新鲜”束技术。对于其实现，用短磁延迟线（即弱磁弯道）代替单个波荡器模块就足够了，其在放大的线性级中相对于SASE脉冲将电子聚束延迟聚束长度的一半。此安装不会干扰基线操作模式。我们提出了一个可行性研究，我们与欧洲XFEL的SASE 2线的参数进行了例证。
2010-01-20 physics.acc-ph
Possible operation of the European XFEL with ultra-low emittance beams
最近的成功激光的直线加速器相干光源（LCLS）在硬X射线制度和实验演示的可能性，以产生低电荷束与超小的归一化发射度导致的讨论乐观的情况下操作的欧洲XFEL。在本文中，我们考虑新的选择，利用低发射度的光束，相对较高的光束能量，可调间隙波动器，和多聚束的能力，这个设施。我们研究了在SASE模式下，在设计的光子能量范围为20-90 keV的自发辐射器（结合其中两个，U1和U2，在一个光束线）的操作的可能性，并表明，它成为可能与超低发射率的电子束类似的LCLS中产生的。作为一个额外的有吸引力的选择，我们认为强大的软X射线和真空紫外辐射的产生由相同的电子束泵探测实验，利用最近发明的紧凑的加力方案。我们还提出了一个电子感应加速器切换器作为一个简单的，廉价的，和强大的解决方案，SASE 1和SASE 2波荡器的多色操作，允许产生2至5个不同的独立颜色的X射线光束从每个这些波荡器同时多用户操作。我们描述了一个计划的泵浦探测实验，基于生产的两个不同的颜色由两个紧密间隔的电子束（产生在光电注入器）的帮助下，一个非常快的电子感应加速器开关。最后，我们将讨论如何没有重大修改的布局，欧洲XFEL可以成为一个独特的设施，不断覆盖强大的，相干辐射的一部分，从远红外线的电磁波谱的伽马射线。
2010-01-21 physics.acc-ph
Self-seeding scheme for the soft X-ray line at the European XFEL
本文讨论了提高欧洲自由电子激光器在软X射线领域能力的潜力。高纵向一致性将是这种性能升级的关键。为了达到这一目标，我们研究了一个非常紧凑的软X射线自播种计划最初设计在SLAC [1，2]。该方案基于光栅单色器，可以直接安装在欧洲XFEL的SASE 3波荡器光束线上。对于欧洲XFEL完全相干软X射线脉冲是特别有价值的，因为他们自然支持提取更多的自由电子激光功率比在饱和状态下，通过利用可调间隙SASE 3波荡器的锥形。锥形化包括波荡器间隙从段到段的逐步改变。基于开始到结束的模拟，我们表明，软X射线自由电子激光功率达到约800吉瓦，这是约一个数量级高于SASE水平在饱和（100吉瓦）。在这项工作中研究的自播种设置是非常紧凑的（约5米长），成本效益。这最后一个特点可以证明，从运行阶段的一开始，它就被认为是欧洲XFEL能力的一个可能的补充。[1]Y. Feng，J. Hastings，P. Heimann，M. Rowen，J. Krzywinski和J. Wu，“软X射线自注入LCLS-II的X射线光学”，2010年自由电子激光会议论文集，瑞典马尔默，（2010年）。[2]Y. Feng，P. Heimann，J. Wu，J. Krzywinski，M. Rowen和J. Hastings，“用于LCLS-I软X射线自籽晶的紧凑光栅单色器设计”，https：//slacportal.slac…
2012-02-23 physics.acc-ph
CW Operation of the European XFEL: SC-Gun Injector Optimization, S2E Calculations and SASE Performance
本文介绍了用于欧洲XFEL连续波运行的超导电子枪注入器的优化结果、束流输运到波荡器的相应的从头到尾的模拟计算以及可实现光子能量的X射线强度的SASE计算。对于具有超导枪的注入器的优化主要针对已经实验示出的40 MV/m的加速梯度进行。选择不同的工作点相对于横向发射度和聚束长度，看看是否较低的横向发射度的较长的聚束生存的必要的更强的聚束压缩，以实现可比的峰值电流在波动器。此外，结果可能进一步改善枪梯度为50 MV/m和修改后的横向激光分布（截断高斯）。S2 E计算考虑了所有相关的集体效应，包括对所谓的微聚束不稳定性的影响的彻底处理。为此目的，跟踪与真实数量的粒子，在空间和时间的分辨率足够精细，计算不稳定增长模型。
2021-11-02 physics.acc-ph
Optimization of a high efficiency FEL amplifier
提高自由电子激光放大器效率的问题现在具有很大的实际意义。波荡器在饱和后逐渐变细的技术已在现有的X射线自由电子激光LCLS和SACLA中使用，并计划在欧洲XFEL、瑞士FEL和PAL XFEL中使用。此外，还讨论了高峰值和平均功率自由电子激光器在科学和工业应用方面的前景。在本文中，我们进行了详细的分析高功率种子自由电子激光放大器的锥形策略。相似技术的应用使我们能够推导出波荡器锥化的普遍规律。
2014-10-22 physics.acc-ph
Modulated Electron Bunch with Amplitude Front Tilt in an Undulator
在以前的论文中，我们讨论了微聚束电子束的物理踢的校正磁铁的偶极场通过描述相干波荡器辐射踢后的运动学。我们证明了光的像差效应为理解偶极磁体引起的相干波荡器辐射偏转等现象提供了基础。我们说明了这一事实，通过检查下的稳态假设，这是一个谐波时间依赖性的操作的XFEL。我们认为，在这种特殊情况下，微聚束前倾角没有客观意义;换句话说，没有实验可以区分电子束是否具有微聚束前倾角。在本文中，我们扩展我们的考虑与有限的电子束持续时间，或SASE模式的操作与时间相关的现象。我们把我们的注意力集中在时空扭曲的X射线脉冲。时空耦合自然地出现在相干波荡器辐射背后的反冲，因为偏转过程涉及到一个倾斜的聚束轮廓的介绍。聚束轮廓的这种倾斜导致辐射脉冲前倾斜，其等效于输出辐射的角色散。我们注意到，我们的确切结果可能是有用的新一代XFEL代码的开发人员交叉检查他们的结果。
2022-02-16 physics.acc-ph
Conceptual design of an undulator system for a dedicated bio-imaging beamline at the European X-ray FEL
我们描述了未来可能升级的欧洲XFEL包括在建设一个专门用于生命科学实验的波荡器光束线。欧洲XFEL设施的自由波荡器隧道的可用性提供了一个独特的机会，可以建立一个优化的光束线，用于复杂分子的相干衍射成像，如蛋白质和其他生物学上有趣的结构。这种生物成像光束线的关键参数是光子能量范围、峰值功率和脉冲持续时间。该装置的关键部件是波荡器源。峰值功率最大化的光子能量范围在3千电子伏和13千电子伏之间，通过使用一个非常有效的组合的自播种，新鲜的束和锥形波荡器技术。在整个能量范围内1 TW的超高峰值功率和可从2 fs到10 fs调谐的超短脉冲持续时间的独特组合将允许对尺寸大于10 nm的蛋白质分子进行Single Shot相干成像。此外，新的光束线将能够在0.3 keV和0.4 keV之间的水窗中对大型生物结构进行成像。为了使用标准化的组件，目前我们倾向于使用SASE 3型波荡器段。段数40由1 TW设计输出功率的锥形长度确定。本计划假设使用具有0.1 nC电荷的标称电子聚束。实验将在不干扰其他三个波荡器光束线的情况下进行。因此，每年计划的射束时间总量预计高达4000小时。
2012-05-29 physics.acc-ph
A simple method for controlling the line width of SASE X-ray FELs
本文介绍了一种新的单束团自注入方案，用于从基线XFEL波荡器产生高度单色的X射线。以前的方案利用布拉格几何中的四晶体固定出口单色器。在这样的单色器中，X射线脉冲获得厘米长的路径延迟，这必须被补偿。对于单束团自播种方案，这需要长的电子束旁路，这意味着基线波荡器配置的修改。为了避免这个问题，最近提出了一种基于特殊的光注入器设置的双束团自播种方案。在方差，在这里，我们提出了一种新的时域单色化的方法，利用一个单晶的传输方向，从而避免了额外的路径延迟的X射线脉冲的问题。该方法可以使用时间窗口技术来实现，仅需要用于电子聚束的磁延迟。所提出的设置非常简单，仅由两个简单的元件组成。它们是水晶和短磁弯道，它自己完成三项任务。它为晶体安装创建偏移，它去除在第一波荡器中产生的电子微聚束，并且它充当用于时间窗口的延迟线。使用安装在基线波荡器中的短磁弯道内的单晶，可以将辐射的带宽降低到远超过XFEL设计的10 E-5。磁弯道的安装不会扰动波荡器聚焦系统，并且不会干扰基线操作模式。我们目前的可行性研究和欧洲XFEL的SASE 2线的范例。
2010-04-23 physics.acc-ph
Feasibility study of a hard x-ray FEL oscillator at 3 to 4 GeV based on harmonic lasing and transverse gradient undulator
研究基于3-4 GeV储存环的硬X射线FEL振荡器可行性，通过改进小信号低增益公式并结合谐波激射与多参数优化，证明在3 GeV下经局部耦合校正后可行。
2023-10-23 physics.acc-ph
Proposal for a scheme to generate 10 TW-level femtosecond x-ray pulses for imaging single protein molecules at the European XFEL
使用XFEL辐射的单生物分子成像是一种新兴的蛋白质结构测定方法，该方法使用近原子分辨率的“破坏前衍射”方法。这种生物成像实验的关键参数是光子能量范围、峰值功率、脉冲持续时间和横向相干性。最大的衍射信号是在支持给定分辨率的最长波长处实现的，该分辨率应优于0.3 nm。我们提出了一种配置，它结合了自播种和波荡器锥形技术与发射扰流器的方法，以增加XFEL输出峰值功率和缩短脉冲持续时间的水平足以进行生物成像的单蛋白质分子在最佳光子能量范围内，即约4千电子伏。LCLS的实验证实了这三种新技术的可行性。基于开始到结束的模拟，我们证明了自播种，结合波荡器锥形，允许一个实现高达100倍的峰值功率增加。在最后一个束团压缩器中增加了一个开槽箔，用于控制X射线脉冲持续时间。模拟表明，可以实现衍射所需的分辨率与50毫焦耳（对应于1e14光子）每10 fs脉冲在3.5 keV的光子能量在100 nm的焦点。这一结果举例说明使用光系统I膜蛋白作为案例研究。
2013-06-04 physics.acc-ph
Ultra-compact attosecond X-ray free-electron lasers utilizing unique beams from plasma-based acceleration and an optical undulator
基于加速器的X射线自由电子激光（XFEL）是21世纪革命性发现工具的最新成员。XFEL的两个主要组成部分是加速器产生的电子束和磁波荡器，它们往往是更大规模的长和昂贵的。在这里，我们提出了一个超紧凑的计划，以产生10秒的阿秒X射线脉冲与几个GW的峰值功率利用一个新的方面的自由电子激光不稳定性使用高度啁啾，预聚束和超亮电子束从基于等离子体的加速器与光学波荡器相互作用。电子从高啁啾和预聚束的组合中的自选择导致阿秒X射线脉冲的稳定产生。此外，通过调整电子束的能量分布，可以产生具有亚飞秒间隔的双色阿秒脉冲，使得多个FEL共振发生在束内的不同位置处。这种可调谐的相干阿秒X射线源可能会开辟一个新的阿秒科学领域，使X射线阿秒泵浦/探测技术成为可能。
2023-02-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of harmonic lasing in the Angstrom regime at European XFEL
谐波激光提供了一个机会，以扩大现有的和计划的X射线自由电子激光用户设施的光子能量范围。与非线性谐波产生相反，谐波激光可以产生更强、更稳定、更窄的自由电子激光光束。另一个有趣的应用是谐波激光自种子（HLSS），它可以提高自放大自发发射（SASE）自由电子激光的纵向相干性和光谱功率。这一概念在4.5 - 15 nm范围内的FLASH和1 nm的PAL XFEL下进行了测试。在本文中，我们介绍了最近的结果，从欧洲的XFEL，我们成功地证明了谐波激光在5.9埃和2.8埃。在后一种情况下，我们获得了第三和第五谐波激射，并首次操作谐波激射级联（波荡器的第五-第三-第一谐波）。这些结果为达到非常高的光子能量铺平了道路，高达100 keV。
2021-04-01 physics.acc-ph physics.optics
Multi-beam-energy control unit based on triple bend achromats
本文提出一种基于四个三弯消色散结构的新型电子束延迟系统，用于连续波X射线自由电子激光的多束能量运行，端到端模拟证明其在宽能量调节范围下能实现更优的电子束品质。
2025-01-31 physics.acc-ph
Extension of self-seeding to hard X-rays >10 keV as a way to increase user access at the European XFEL
我们建议在欧洲X射线自由电子激光装置上使用单晶单色器的自播种方案，以产生16 keV的单色高功率辐射。基于开始到结束的模拟，我们表明，自由电子激光功率的变压器限制脉冲可以达到约100吉瓦，利用可调间隙基线波荡器的锥形。高光子能量、高峰值功率和非常窄的带宽的组合开辟了一个广阔的新应用范围，包括显著增加用户容量和充分利用欧洲XFEL的高重复率的可能性。事实上，处理单色硬X射线辐射，可以使用晶体作为偏转器，具有最小的光束损失。为此，提出了一种基于布拉格反射几何结构中使用晶体的光子束分布系统，用于未来的研究和基线设施的可能扩展。它们可以重复多次，以形成一个几乎完整的（一米刻度）环，两条相邻的线之间的角度为20度。晶体偏转器的反射率可以足够快地切换，通过翻转晶体与压电器件类似的X射线相位延迟器在同步辐射设施。这样就可以在10台独立的仪器之间分配单色硬X射线，从而使10个用户能够并行工作。因此，欧洲XFEL无与伦比的重复率将得到充分利用。
2011-11-24 physics.acc-ph
Exact Solution for the Second Harmonic Generation in XFELs
在高增益自由电子激光（FEL）中，通过非线性机制在基频聚束驱动下产生谐波辐射是一个重要的选择。在大规模设施中使用谐波产生可以导致对于相同的电子束能量实现较短的辐射波长。本文介绍了平面波荡器中的二次谐波产生理论，特别是X射线自由电子激光（XFEL）。我们的研究是基于一个精确的解析解的麦克斯韦方程组，来自与格林函数方法的帮助。相反，最新的理论理解的二次谐波产生仅限于一些估计的总辐射功率的基础上的源部分的波动方程。此外，我们发现，这部分的波动方程是提出了几个不正确的操作，其中是遗漏的一个重要贡献。我们的工作产生正确的参数依赖性和具体的预测，如偏振，角分布的辐射强度和总功率的附加属性。最令人惊讶的预测是二次谐波辐射的垂直偏振部分的存在，而最新的理解假设场是水平偏振的。总之，本文提出了高增益自由电子激光二次谐波产生的第一修正理论。
2005-08-08 physics.acc-ph physics.optics
Improvement of the crossed undulator design for effective circular polarization control in X-ray FELs
产生具有高度圆偏振的X射线辐射是XFEL设施的一个重要目标。到目前为止，已经提出了一种简单的方案，以获得圆偏振控制的交叉波荡器。在其最简单的配置中，交叉波荡器包括由电磁移相器分开的处于交叉位置的一对短平面波荡器。这种配置的优点是快速螺旋度切换。缺点在于，仅对于插入设备的长度显著短于增益长度，即，在输出功率显著低于饱和功率水平时，才能实现高程度的圆偏振（超过90%）。在本文中考虑的明显的和技术上可能的扩展是使用具有由移相器分离的两个或更多个交叉波荡器的设置。这种级联交叉波荡器方案在性能上具有快速的螺旋度切换、高圆偏振度（超过95%）和高输出功率水平，与基本波长处的基线波荡器中的饱和功率水平相当。我们目前的可行性研究和例证LCLS基线在软X射线制度。
2011-01-21 physics.acc-ph
Grating monochromator for soft X-ray self-seeding the European XFEL
自播种是一种很有前途的方法，显着缩小SASE带宽的XFEL产生近变换限制的脉冲。这种方法在软X射线波长范围内的实施必然涉及光栅作为色散元件。我们研究了一个非常紧凑的自播种计划与光栅单色器最初设计的SLAC，它可以直接安装在SASE 3型波荡器光束线在欧洲XFEL。单色器的设计是基于一个环形VLS光栅工作在一个固定的入射角安装没有入口狭缝。它的光谱范围从300 eV到1000 eV。光学系统的研究使用波动光学方法（与光线追迹比较），以评估性能的自播种计划。我们的波动光学分析考虑到实际光束波前的辐射从相干自由电子激光源，三阶像差，并从每个光学元件的错误。波动光学是设计无出射狭缝的自注入单色器的唯一方法。我们表明，没有出口狭缝，自播种计划的区别是非常需要的实验简单，实际上可以提供相同的分辨率（约7000）与出口狭缝。波动光学也自然适用于计算自注入方案的效率，其中包括单色透过率和种子束与电子束之间的失配的影响。模拟结果表明，自由电子激光功率达到1TW，TW脉冲的谱密度比饱和SASE脉冲的谱密度高两个数量级。
2013-03-06 physics.acc-ph physics.optics
Feasibility of an electron-based crystalline undulator
通过超相对论电子在周期性弯曲晶体中的平面沟道效应，证明了在光谱的伽马区域中产生强有力的波荡器型单色辐射的可行性。结果表明，基于电子的晶体波荡器比基于正电子的晶体波荡器工作在更高的束流能量范围内。对50GeV电子在Si中沿（111）晶面的沟道效应进行了数值分析。
2006-11-01 physics.acc-ph
Design and Commissioning of A Beam Distribution System for Multiple Undulator Line Operation of the SXFEL-UF
作为提高X射线自由电子激光装置效率和可用性的一项重要措施，通过束流分配系统实现多条波荡器线同时工作已成为近年来建成的XFEL装置的标准配置。在上海，中国第一个软X射线自由电子激光用户装置SXFEL-UF已于近日完成建设并开始调试。直线加速器输出的电子束通过一个偏转线为6°的束流分配系统在两条平行的波荡器束线之间交替分配。束流分布系统的设计保证了束流的低发射度、高峰值电荷和小束团长度等特性不受影响。为了保证光束质量，需要很好地抑制色散、相干同步辐射和微聚束不稳定性等光束集体效应。在这项工作中，详细的物理设计的光束分配系统的描述和最近的调试结果报告。
2022-04-22 physics.acc-ph
The influence of the structure imperfectness of a crystalline undulator on the emission spectrum
我们研究了晶体波荡器的不完美结构对波荡器辐射光谱的影响。主要的注意力是支付给波动体中的周期性弯曲出现作为一个定期（周期性）的表面变形的结果。我们证明，这种方法的晶体波荡器的制备不可避免地导致在晶体厚度上的弯曲振幅的变化和存在的次谐波具有较小的弯曲周期。这两个特征都显著地影响波荡器辐射的单色图案。
2007-10-06 physics.acc-ph
Extension of self-seeding scheme with single crystal monochromator to lower energy < 5 keV as a way to generate multi-TW scale pulses at the European XFEL
我们提出了一个使用的自播种计划与单晶单色器，以产生高功率，完全相干脉冲的应用程序在一个专用的生物成像光束线在欧洲X射线自由电子激光在3.5 keV和5 keV之间的光子能量范围。利用厚度为0.1 mm的金刚石晶体中的C（111）布拉格反射（π偏振），通过对SASE 3型波荡器的40个单元进行锥形化，FEL功率在整个光子能量范围内可达2 TW。本设计假设使用标称电子束能量为17.5 GeV、电荷为0.1 nC的标称电子聚束。在这项工作中提出的方案的主要应用是单个蛋白质分子的Single Shot成像。
2012-07-09 physics.acc-ph
The Generation of Variable Polarization States in Terawatt X-Ray Free-Electron Lasers
本文研究了太瓦X射线自由电子激光器在产生可变偏振高次谐波方面的潜力，利用MINERVA模拟代码发现，在基波1.5 Å的条件下，第五谐波在41 keV处可实现约180 MW的峰值功率，有望成为硬X射线至伽马射线谱段的重要相干源。
2024-08-27 physics.acc-ph
Line shape of soft photon radiation generated at zero angle in an undulator with a dispersive medium
该研究探讨含介质极化的带电粒子束团波荡器辐射问题，发现色散介质零角度下软光子波长满足条件时微束团相干辐射，可产生强准单色定向X射线束，具备广泛应用潜力。
2024-12-12 physics.acc-ph physics.class-ph physics.optics
Klystron type X-ray crystal-based Volume Free Electron Laser (XVFEL)
本文提出一种结合波荡器与晶体的速调管型X射线VFEL装置，利用XFEL对电子束密度的空间调制特性，在晶体型X射线VFEL中产生并观察超辐射与诱导辐射。
2024-07-23 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Production of transform-limited X-ray pulses through self-seeding at the European X-ray FEL
任何先进的X射线自由电子激光的一个重要目标是提供傅立叶限制的X射线脉冲的选项。这样，实验大厅里就不需要单色器了。自播种是一种很有前途的方法，显着缩小SASE带宽，以产生近变换限制的脉冲。这些对于包括3D衍射成像在内的许多实验都很重要。讨论了在欧洲XFEL硬X射线线上实现单晶自籽晶方案。对于这个设施，变换限制脉冲是特别有价值的，因为它们自然支持提取更多的自由电子激光功率比在饱和状态下，通过利用可调间隙基线波荡器的锥形。锥形化包括波荡器间隙从段到段的逐步改变。基于开始到结束的模拟处理最新的参数的欧洲XFEL，我们表明，自由电子激光功率达到约400吉瓦，或一个数量级的功率比SASE饱和水平（20吉瓦）。这一分析表明，我们的自播种计划是不显着的非理想的电子相空间分布的影响，并产生约相同的性能的情况下，具有理想参数的电子束。使用单晶单色器的自引晶方案非常紧凑（约5米长），成本估计也很低，足以考虑从运行阶段一开始就将其加入欧洲XFEL能力。
2011-09-23 physics.acc-ph
Perspectives of Imaging of Single Protein Molecules with the Present Design of the European XFEL. - Part I - X-ray Source, Beamlime Optics and Instrument Simulations
欧洲XFEL的单粒子、团簇和生物分子（SPB）仪器位于SASE 1波荡器后面，旨在支持约0.1微米至1微米大小的生物样本的成像和结构测定。该仪器的设计工作在光子能量从3 keV到16 keV。这种宽的操作范围是对聚焦光学器件提出挑战的原因。特别地，X射线源和样品之间约900 m的长传播距离导致光学器件处的大的横向光子束尺寸。光束发散度是光学系统的最重要参数，并且对于最低光子能量和最短脉冲持续时间（对应于最低电荷）是最大的。由于持续时间短于10 fs的标称X射线脉冲的大发散，人们遭受来自反射镜孔径的衍射，导致在4 keV左右的光子能量下的通量降低100倍，这对于单个生物分子的成像是理想的。SASE 1的额定输出功率约为50 GW。这与单生物分子成像所需的水平相差甚远，即使假设完美的光束线和聚焦效率。在这里，我们证明了加速器复合物和SASE 1波荡器的参数提供了一个机会，以最小的额外成本和时间优化单生物分子成像的SPB光束线。从加速器复合体开始处的电子注入器到产生衍射数据的从头到尾的模拟表明，在近原子分辨率下，在4 keV光子能量和100 nm焦点下，在4 fs脉冲中使用1 e13光子，可以实现每个香农像素约0.5个光子的无衍射衍射，对应于1 e23 ph/cm^2的注量。使用RNA Pol II分子作为案例研究来举例说明该结果。
2014-07-31 physics.acc-ph
Undulator-type radiation of bunched charged particles in self-wakefield
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产生的辐射。结果表明，聚束带电粒子激发的尾流场的非同步空间谐波可以引起粒子振荡运动，从而产生波荡器型辐射（UR）。本文给出了超相对论带电粒子在自尾流场中发射的波荡型辐射的理论。本文用微扰法导出了超相对论单色带电束团在弱波纹轴对称波导中运动时自发UR功率的解析表达式。分析了自发UR功率超过尾场功率的参数区域、粒子数和粒子能量。
2003-02-10 physics.acc-ph
Multi-beam-energy operation for the continuous-wave x-ray free electron laser
宽谱段多波荡器线的并联运行是提高X射线自由电子激光（XFEL）装置效率的重要途径，特别是对于高重复率的XFEL装置。本文提出了一种基于四个双弯消色差透镜的延迟系统，用以延迟电子束，从而改变延迟电子束在系统后面加速结构中的到达时间。与冲击器相结合，该延迟系统可用于连续波XFEL装置中产生团间能量变化的电子束。基于上海高重复率XFEL和极轻装置参数的开始到结束的模拟表明，延迟系统可以灵活地控制电子束能量从1.48到8.74 GeV在直线加速器的末端。
2019-07-22 physics.acc-ph
Obtaining high degree of circular polarization at X-ray FELs via a reverse undulator taper
典型的X射线FEL波荡器的基线设计假定平面配置，这导致FEL辐射的线性偏振。然而，许多实验在X射线自由电子激光用户设施将受益于使用圆偏振辐射。作为一个廉价的升级，可以考虑安装一个短的螺旋（或交叉平面）加力燃烧室，但然后应该有一个有效的方法来抑制强大的线性偏振背景从主波荡器。在本文中，我们提出了一种新的方法，这样的抑制：在主波荡器的倒锥的应用。我们发现，在一定范围内的锥度强度，密度调制（聚束）在饱和实际上是相同的情况下的非锥形波荡器，而线性偏振辐射的功率被抑制的数量级。然后强调制电子束在加力燃烧室中以全功率辐射。以欧洲XFEL的SASE 3波荡器为例，证明了可以产生峰值功率超过100 GW的软X射线辐射脉冲，并最终获得高圆偏振度。所提出的方法是相当普遍的，即它可以用于SASE自由电子激光和种子（自种子）自由电子激光，与任何波长的兴趣，在广泛的电子束参数，并与任何重复率。它可以用于不同的X射线自由电子激光装置，特别是在不久的将来安装螺旋加力燃烧室后的LCLS。
2013-08-15 physics.acc-ph
Generating X-rays with orbital angular momentum in free-electron laser oscillator
短波长自由电子激光产生的轨道角动量（OAM）光束作为一种重要的光源在许多领域和应用中引起了人们的广泛关注。本文提出了一种利用X射线自由电子激光振荡器（XFELO）产生强相干OAM光束的方法。我们使用布拉格晶体作为反射器以及模式选择器，在纵向和横向模式，这使得指定的谐振偏差，最大化的单通增益的高阶OAM模式的兴趣。这可以允许在典型的XFELO配置中放大和饱和OAM光束。结果表明，在不使用任何外部元件如光模转换器或椭圆偏振波荡器的情况下，可以产生150~ $μ$ J的完全相干的硬X光脉冲。这种简单直接的方法为进一步定制X射线自由电子激光振荡器的横模工作奠定了基础。
2020-07-17 physics.acc-ph physics.optics
Scheme for generating and transporting THz radiation to the X-ray experimental hall at the European XFEL
介绍了一种用于欧洲XFEL的THz边缘辐射源的设计。我们认为太赫兹辐射的产生从下游的SASE 2波荡器的电子束转储区域的电子束用过的电子束。这样，THz输出必须通过光子束隧道传播至少250米到实验大厅，以到达SASE 2 X射线箱。我们建议使用一个开放的光束波导，如虹膜引导作为传输线。为了有效地将辐射耦合到虹膜传输线中，可以直接在虹膜引导件内执行THz辐射脉冲的生成。将THz辐射传输到SASE 2 X射线箱的线路引入了约20 m的路径延迟。由于太赫兹泵浦/X射线探测实验应启用，我们建议利用欧洲XFEL基线多聚束操作模式，与222 ns的电子聚束分离，以应付太赫兹和X射线脉冲之间的延迟。我们提出了从开始到结束的模拟1 nC聚束操作参数，优化太赫兹泵浦/X射线探测实验。进行了太赫兹和SASE X射线辐射脉冲的详细表征。高度聚焦的THz光束将接近1 V/原子尺寸的高场极限。
2011-12-15 physics.acc-ph
Kinematics of ultrarelativistic electrons in periodic fields of moderate strength
针对硬X射线和伽马射线光源的需求，开发了纳入质量偏移效应的超相对论电子运动学模型，并提出波荡器精细调谐方法以最大化光谱亮度。
2024-09-24 physics.acc-ph
Way to increase the user access at the LCLS baseline
LCLS光束是为单个用户设计的，但基线波荡器足够长，可以同时为两个用户服务。为此，我们提出了一个由两个元素组成的设置：用于X射线束偏转的X射线反射镜对，和4米长的磁弯道，其在基线波荡器的中间为反射镜对安装创建偏移。可插入反射镜对可以在空间上分离在基线波荡器的第一半部和第二半部中生成的X射线束。自由电子激光放大过程的快速切换允许去激活波荡器的一半并激活波荡器的另一半。如在别处提出的，使用安装在LCLS基线波荡器上游的冲击器和波荡器的前半部分中的已经存在的校正器，可以将X射线束从一个用户快速切换到另一个用户。模拟结果表明，在同一个基线波荡器中，可以产生两束在0.8-8 keV光子能量范围内的饱和SASE X射线束。它可以为两个用户服务。我们的技术不干扰LCLS波荡器的基线操作模式。此外，磁弯道设置是非常灵活的，可以作为一个自我播种设置太多。我们目前的LCLS基线波荡器与SHAB的模拟结果。人们可以产生二次谐波和一次谐波的单色辐射。我们描述了一种有效的方式获得多用户操作在LCLS硬X射线自由电子激光。为此，提出了一种基于在布拉格反射几何结构中使用晶体的光子束分布系统。晶体偏转器的反射率可以通过用压电器件翻转晶体来足够快地切换。单色硬X射线可以分布在6个独立的实验室中，从而使6个用户能够在近距离和远距离的实验室中并行工作。
2010-10-04 physics.acc-ph
Laser Driven Ultra-compact Undulator for Synchrotron Radiation
激光尾流场加速器已成为紧凑型同步辐射甚至x射线自由电子激光的一个有前途的候选者。目前，为了使电子发射电磁辐射，激光尾场加速电子的轨迹被横向尾场、反向传播激光场或外部永磁体插入装置偏转。在这里，我们提出了一种新型的波荡器，它具有几百微米的周期和几十特斯拉的磁场。波荡器由一个双线电容线圈靶组成，当被高能激光照射时，该靶维持强放电电流，产生围绕线圈轴的螺旋磁场。将该波荡器与最先进的激光尾场加速器耦合，可以同时产生能量范围为5-250 keV的超亮准单色X射线，并与基于永磁体的波荡器相比，优化了自由电子激光参数和增益长度。这个概念可能为超小型同步辐射甚至x射线自由电子激光铺平道路。
2019-03-13 physics.acc-ph
Harmonic Generation in a Terawatt X-Ray Free-Electron Laser
本文利用MINERWA模拟研究太瓦级XFEL中强聚焦高电流条件下的谐波产生，发现基波提功率所需的锥形波荡器不会增强更早饱和的谐波，但谐波仍具可观功率与应用价值。
2024-01-18 physics.acc-ph
Optimization of a dedicated bio-imaging beamline at the European X-ray FEL
最近，我们提出了一个基本概念的设计和布局的波荡器源的专用生物成像光束线在欧洲XFEL。这里提出的优化方案的目标是使实验简化和性能提高。该方案的核心是由软、硬X射线自注入装置组成。基于对两个单色器的改进设计的使用，可以在2 keV和13 keV之间的光子能量范围内将设计电子能量增加到17.5 GeV，这对于生命科学实验是最优选的。在如此高的电子能量下操作的优点是X射线输出峰值功率的增加。另一个优点是17.5 GeV是SASE 1和SASE 2束线用户的首选操作能量。由于必须以相同的电子能量运行所有的XFEL线，因此这种选择将减少与其他波荡器线的干扰，并增加预定束时间的总量。在这项工作中，我们还提出了一个研究的自播种计划占时空耦合所造成的使用单晶单色器的性能。我们的分析表明，这种失真是很容易抑制的正确选择的金刚石晶面和拟议的波荡器源产生的性能大约相同的情况下，X射线种子脉冲没有耦合。模拟结果表明，在3 keV - 5 keV光子能量范围内，自由电子激光的功率可达2 TW，这对于单生物分子成像是最理想的。
2012-09-26 physics.acc-ph
FEL Gain Enhancement in an Optical Klystron
Military Academy after Vazgen Sargsyan MoD RA（瓦兹根·萨尔基相军事学院）；A.I. Alikhanyan National Science Laboratory (Yerevan Physics Institute)（阿·伊·阿里哈尼扬国家科学实验室（叶里凡物理研究所））
本研究通过光学克里斯特逊器结构优化，提升自由电子激光在X射线范围内的增益系数，实验显示在最佳距离下增益可达约90。
2025-12-16 hep-ex physics.acc-ph physics.app-ph
