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
Parameters of the crystalline undulator and its radiation for particular experimental conditions
我们报告了计划用于实验的晶体波荡器的理论和数值分析结果，这些实验是正在进行的PECU项目的一部分[1]。这样的分析的目的是定义的参数（不同于那些预先设定的实验装置）的波荡器，确保最高产量的光子的指定能量。计算了0.6和10 GeV正电子在周期性弯曲Si和Si $_{1-x}$ Ge $_x$晶体中的沟道效应。
2006-12-02 physics.acc-ph
Crystalline Undulator with a Small Amplitude and a Short Period
晶体波荡器是具有周期性弯曲晶面的单晶。如果超相对论性带电粒子通过这样的晶体，它们会发出波荡器类型的硬辐射。提出了一种晶体波荡器，其弯曲振幅小于弯曲平面之间的距离，弯曲周期小于沟道振荡的周期。因此，相信这样的弯曲参数范围不适合于晶体波荡器。这一观点遭到驳斥。实际上，具有小振幅和短周期的波荡器远远优于先前提出的波荡器。它需要低得多的光束能量来产生相同频率的光子。此波荡器允许较大有效数目的波荡器周期。据预测，它发出强烈的波荡器辐射的前向方向具有窄的光谱分布和较低和较软的背景。波荡器效应被认为是正电子和电子束。然而，使用正电子是优选的，因为它们使得能够获得具有较低背景的较高强度的波荡器辐射。
2013-03-26 physics.acc-ph physics.optics
Experimental Study For The Feasibility Of A Crystalline Undulator
我们提出了一个想法，创造一个晶体波荡器，并报告其第一次实现。硅晶体的一面通过金刚石刀片被赋予周期性的微划痕（沟槽）。由于给定的周期性图案的表面划痕的晶体变形的X射线测试已经示出，在晶体的划痕表面和相对的（未划痕的）面上都观察到正弦形状，即，周期性正弦变形穿过晶体的主体。这为在晶体波荡器中引导高能粒子的实验开辟了可能性，晶体波荡器是一种新型的紧凑型辐射源。
2002-08-07 physics.acc-ph
Comment on "Feasibility of an electron-based crystalline undulator"
Tabrizi等人[physics/0701342]讨论了基于电子的晶体波荡器（e-CU）通过50 GeV电子通过周期性弯曲晶体的平面沟道的可行性。我们证明他们的方案是不可行的。首先，它们的波荡器参数总是K >> 1，这破坏了光子干涉。其次，他们高估了e-CU中的电子退散长度一个数量级，这将e-CU周期的数量N从5-15（正如他们所希望的那样）缩短到1-2。这再次扼杀了他们的e-CU概念。首次模拟了起伏晶体中的电子沟道效应，得出了摇摆器强度K=10，周期数N=2的电子基晶体摇摆器是可行的。
2007-12-23 physics.acc-ph
Narrowband gamma-ray radiation generation by acoustically driven crystalline undulators
本文提出了一种利用压电换能器周期性调制硅单晶的声学晶体波荡器方案，通过超相对论正电子束在弯曲晶格中产生可调谐的窄带MeV级伽马射线辐射，模拟验证了其可行性。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Photon emission by ultra-relativistic positrons in crystalline undulators: the high-energy regime
本文讨论了高能正电子在周期性弯曲晶体中平面沟道时所产生的波荡器辐射。我们证明，建设的正电子能量为10 GeV及以上的波荡器是唯一可能的，如果考虑到辐射能量损失。波荡器辐射的频率取决于粒子的能量。因此，在晶体通过期间粒子的能量的降低应导致波荡器辐射状态的破坏。然而，我们证明，它是可能的，以避免破坏性的影响的辐射损失的波荡器辐射的频率通过适当的变化的晶体通道的形状。我们还讨论了一种方法，通过这种方法，我们认为，有可能制备具有所需通道特性的晶体。
2001-09-18 physics.acc-ph
Recent Progress in the Theory of the Crystalline Undulator
如果一个超相对论带电粒子在一个具有周期性弯曲晶面的单晶中形成通道，它会发出波荡器类型的硬电磁辐射。由于其物理原理与普通（磁性）波荡器相似，这种装置被称为晶体波荡器。最近开发的一种新的蒙特卡罗程序ChaS使得详细模拟周期性弯曲晶体中的粒子沟道和辐射发射成为可能。根据最近的研究结果，低于1 GeV的电子束能量足以观察周期性弯曲晶体中的波荡器效应。对于弯曲周期短于沟道振荡周期且弯曲振幅小于平面沟道宽度的晶体波荡器，得到了更令人兴奋的结果。这种晶体波荡器远远优于先前提出的。它允许大的有效数量的波荡器周期。因此，预测在前向方向上发射强烈的波荡器辐射。一个狭窄的波荡器峰被视为正电子和电子束。然而，使用正电子是更期望的，因为在这种情况下，波荡器辐射的强度较高，而背景较低。
2013-03-20 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.ins-det
Photon emission by ultra-relativistic positrons in crystalline undulators: the high-energy regime
本文讨论了周期性弯曲晶体中平面沟道过程中高能正电子发射的波荡器辐射。我们证明，建设的正电子能量为10 GeV及以上的波荡器是唯一可能的，如果考虑到辐射能量损失。波荡器辐射的频率取决于粒子的能量。因此，在晶体通过期间粒子的能量的降低应导致波荡器辐射状态的破坏。然而，我们证明，它是可能的，以避免破坏性的影响的辐射损失的波荡器辐射的频率通过适当的变化的晶体通道的形状。我们还讨论了一种方法，通过这种方法，我们认为，有可能制备具有所需通道特性的晶体。
2001-09-18 physics.acc-ph
From Simulation to Fabrication: Realizing Silicon Crystalline Undulators with Silicon Nitride Stressor Layer Patterning
INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；CNR - IMM, Bologna（意大利国家研究委员会材料研究所博洛尼亚分部）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro（意大利国家核物理研究所莱尼亚罗国家实验室）；Università degli Studi di Ferrara（费拉拉大学）；MBN Research Center, Frankfurt（MBN研究中心）
本研究通过应力层图案化技术，结合有限元仿真优化，成功制造了硅晶体波动器，实现了亚毫米周期均匀变形，可产生5-15 MeV伽马光子，验证了其作为高性能辐射源的可行性。
2026-10-02 physics.acc-ph
Interplay and specific features of radiation mechanisms of electrons and positrons in crystalline undulators
我们预言了超相对论性正电子和电子在周期性弯曲晶体中辐射的光谱分布随弯曲振幅的变化而发生的特殊变化。结果表明，这些变化对射弹能量敏感，对带负电和带正电的射弹表现不同。我们表明，观察到的功能是由于不同的辐射机制发生在周期性弯曲晶体的相互作用。这些观测结果对于以周期性弯曲晶体为关键元件的新型光源的设计、实际实现和沟道实验具有重要意义。提出的分析是基于沟道过程的精确数值模拟的理由。
2018-10-09 physics.acc-ph
The impact of experimental conditions on the observation of channeling and crystalline undulator radiation
Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, University of Havana (InSTEC-UH)（哈瓦那大学应用技术和高等科学研究院）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；MBN Research Center（MBN研究中心）
本文研究了855 MeV电子在定向钻石异质晶体中发射的辐射，分析了掺杂分布对通道化和晶格undulator辐射的影响，通过MBNExplorer软件模拟并验证了实验结果。
2026-04-30 physics.acc-ph
Simulation of the electron coherent radiation process in a crystalline undulator
当高能电子在晶体中沿一个晶面运动时，可能出现平面沟道现象，即粒子在由晶面的连续电势形成的沟道中运动。这种粒子在晶体中的运动对大多数粒子来说是守恒的，甚至对原子晶面的弱弯曲也是如此。在文献[1-3]中，考虑了在这种器件中沟道电子辐射的过程。结果表明，在这种情况下，晶体中的粒子的辐射光谱包含与通道中的通道粒子的振荡周期和晶面弯曲周期相关的最大值。在文献[4]中，考虑了具有大的晶面弯曲幅度的晶体波荡器中的辐射过程。在这种情况下，穿过晶面的粒子的轨迹接近于直线。这使得在一级近似下考虑粒子与晶场相互作用中的辐射过程成为可能。该文件论证了在辐射中显示相干和干涉效应导致高辐射强度的可能性。考虑到粒子散射中的非相干效应，导致粒子从亚势垒到势垒以上态的相互跃迁，反之亦然。对这种情况下的辐射过程进行分析，可以采用数值模拟的方法进行。本文是在文献[5]中提出的直接晶体辐射过程模拟方法的基础上发展起来的。本文给出了在不同的平面弯曲振幅下，晶体波荡器中1和10 GeV电子辐射的模拟结果。计算在辐射理论的偶极近似下进行，并考虑了辐射中的反冲效应。
2017-11-28 physics.acc-ph
High-Intense Gamma-Ray Emission from a Crystalline Undulator with Realistic Bending Profiles
University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Ferrara Section（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）
本研究通过数值模拟验证了基于Si(110)晶体的晶体摆动器在1.6-2.1 MeV范围产生高强度伽马射线，峰值亮度达5×10^22，优于逆康普顿源，为紧凑型MeV光源提供新方案。
2026-09-15 physics.acc-ph
Partially Coherent X-Ray Oscilex Radiation from a FEL-Modulated Positron Bunch during Its Planar Channeling in a Crystalline Undulator
研究正电子束在晶体行波中通道化时产生的部分相干振荡辐射，揭示其频率特性及高增益机制。
2025-12-10 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Influence of bending parameters on crystalline undulator radiation peak stability for 530 MeV positron channelling
University of Kent（肯特大学）；MBN Research Center（MBN研究中心）
研究530 MeV正电子在周期性弯曲C(110)晶体中沟道化时CUR峰值稳定性，用相对论分子动力学模拟量化弯曲参数对CUR峰值强度和位置的影响，结果表明CUR峰值在宽范围参数内稳定，给出辐射对晶体弯曲参数变化敏感性的定量估计。
2026-07-15 physics.acc-ph physics.app-ph physics.atom-ph
Crystal Undulator As A Novel Compact Source Of Radiation
具有周期性变形晶面的晶体波荡器（CU）能够偏转具有与1000 T的等效磁场相同强度的带电粒子，并且可以提供亚毫米范围内的相当短的周期L。我们提出了一个想法，创建一个CU，并报告其第一次实现。硅晶体的一面通过金刚石刀片被赋予周期性的微划痕（凹槽），周期为1 mm。晶体变形的X射线测试表明，正弦形状的晶面穿过晶体的主体。这为在CU中引导高能粒子的实验开辟了可能性，CU是一种新型的紧凑辐射源。第一个实验的光子发射在CU已经开始在LNF与800兆电子伏的正电子，旨在产生50千电子伏的波荡器光子。
2003-06-20 physics.acc-ph physics.ins-det
Spontaneous and stimulated undulator radiation by an ultra-relativistic positron channeling in a periodically bent crystal
讨论了晶体波荡器中正电子沟道产生的辐射。波荡器是通过周期性地弯曲一个振幅远大于晶面间距的单晶而产生的。不同的方法来弯曲的晶体进行了描述和弯曲的参数的限制进行了讨论。本文还对自发辐射进行了数值计算，并估计了产生受激发射的条件。我们的研究表明，该机制可能是一个有趣的高能光子源，值得进行实验研究。
2001-09-18 physics.acc-ph
Channeling and radiation of electrons and positrons in diamond hetero-crystals
我们数值分析了超相对论电子和正电子在直金刚石单晶衬底上生长的周期性弯曲金刚石晶体中的辐射和沟道特性。这样的系统可以被称为异质晶体，它们是用于实现晶体波荡器的实验实现的样品之一。我们指出，在这样的系统中，射弹的沟道和辐射特性对射弹粒子能量以及射束传播方向敏感，即对粒子束是从衬底侧还是从周期性弯曲的晶体侧进入晶体敏感。所作的预测对新型晶体波荡器的设计和实际实现具有重要意义。
2021-01-28 physics.acc-ph
Channeling of Charged Particles Through Periodically Bent Crystals: on the Possibility of a Gamma Laser
本文讨论了晶体波荡器中正电子沟道产生的辐射。波荡器是通过周期性地弯曲一个振幅远大于晶面间距的单晶而产生的。不同的方法来弯曲的晶体进行了描述，并建立了对弯曲的参数的限制。本文给出了自发辐射谱分布的数值计算结果，并估计了产生受激发射的条件。我们的研究表明，该机制提供了一个高能量光子的有效来源，这是值得进行实验研究。
2001-09-18 physics.acc-ph
Comment on `Radiation from multi-GeV electrons and positrons in periodically bent silicon crystal'
具有小振幅和短周期的晶体波荡器中的电子和正电子通道的模拟（A Kostyuk，Phys.Rev.Lett. 110（2013）115503）由V G Bezchastnov、A V Korol和A V Solov'yov（J. Phys. B：At.摩尔47（2014）195401），但是使用另一计算机代码MBN Explorer，其实现晶体原子的射弹散射的不同模型。后一篇论文的作者声称，他们的方法，与前一篇论文的方法相反，允许他们在模拟轨迹图中观察短周期波荡器振荡。事实上，波荡器振荡在具有小振幅的沟道振荡的轨迹段上变得可见。这对两种方法都是同样正确的。Bezchastnov等人声称他们的模型“更准确”是没有根据的。此外，在他们的计算中有严重错误的迹象：MBN探测器获得的轨迹中的波荡器振荡的相位彼此不一致，并且与强迫振荡的良好特性不一致。
2019-10-27 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.comp-ph
Extremely brilliant crystal-based light sources
基于沟道过程的原子尺度数值模拟，计算了通过超相对论带电粒子束照射定向晶体而构建的新型γ射线晶体基光源（CLS）的亮度。在一个典型的案例研究中，计算了目前在SLAC设施可用的10 GeV正电子束在金刚石基晶体波动器LS中发射的辐射的亮度。在10^0 - 10^1 MeV的光子能量范围内，CU辐射的强度大大超过了激光-康普顿散射LS的强度，并且可能高于伽马工厂向CERN提出的建议中的预测，这是传统同步加速器、波动器和XFEL无法达到的。新型CLS的构建是一项具有挑战性的任务，它构成了一个高度跨学科的领域，涉及广泛的相关活动。CLS为传统LS提供了一种低成本的替代方案，并具有许多应用。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.atom-ph
Stable propagation of a modulated positron beam in a bent crystal channel
研究了正电子束在平面晶体通道中的传输。它表明，光束保留其调制在足够大的穿透深度，这打开了使用晶体波荡器作为硬X射线的相干源的前景。这一发现是开发在硬X射线和伽马射线范围内辐射的新型激光器的重要里程碑。
2010-11-25 physics.acc-ph
Crystal-based intensive gamma-ray light sources
我们讨论了新型伽马射线晶体基光源（CLS）的设计和实际实现，该光源可以通过将定向晶体（线性，弯曲，周期性弯曲）暴露于超相对论带电粒子束来构建。在一个典型的案例研究中，我们估计亮度的辐射发射的晶体波荡器（CU）LS可用的正电子束。在光子能量范围$10^0-10^1$ MeV内的CU辐射的强度，这是传统的同步加速器，波荡器和XFEL无法达到的，大大超过了激光康普顿散射LS的强度，并且可以高于伽马工厂向CERN提出的建议中所预测的强度。通过预聚束的超辐射过程，铜激光光源的亮度可以提高8个数量级。新型CLS的构建是一项具有挑战性的任务，它构成了一个高度跨学科的领域，涉及广泛的相关活动。CLS为传统LS提供了一种低成本的替代方案，并具有大量的应用。
2020-08-18 physics.acc-ph physics.app-ph physics.atom-ph
Demodulation of a positron beam in a bent crystal channel
本文用扩散方法研究了正电子束在平面晶体通道中的演化。给出了形式主义的详细描述。引入了一个新的参数，解调长度，代表沟道光束在晶体中保持其调制的深度的定量测量。它表明，存在的晶体通道的解调长度足够大，使用晶体波荡器作为硬X射线的相干源。这一发现是开发一种辐射硬X射线和伽马射线范围的新型激光器的关键里程碑。
2011-01-21 physics.acc-ph
Investigation on radiation generated by Sub-GeV electrons in ultrashort Si and Ge bent crystals
我们报告的测量光谱的γ辐射产生的855兆电子在弯曲的硅和锗晶体在MAMI（MAinzer MIkrotron）。晶体沿光束方向的厚度为15 μm，以保证高的偏转效率。它们的（111）晶面通过压电致动的机械保持器弯曲，这允许远程改变晶体曲率。以这样的方式，它是可能的调查下发射的辐射平面沟道和体积反射作为晶面的曲率的函数。我们表明，使用体积反射，可以产生强烈的伽马辐射与可比的强度，但更高的角度接受比沟道。我们研究了在不同的晶体曲率值的辐射强度和角度接受之间的权衡。首次在弯曲锗晶体中进行了辐射光谱的测量。特别地，由于更高的原子序数，Ge晶体中的辐射强度高于Si晶体中的辐射强度，这对于基于更高Z变形晶体的X射线和伽马辐射源（诸如晶体波荡器）的开发是重要的。
2020-11-28 physics.acc-ph
Electron and positron channeling and photon emission processes in boron doped periodically bent diamond
本文通过理论分析和数值模拟，研究了掺硼周期弯曲金刚石中电子和正电子的沟道及光子发射，发现辐射强度强烈依赖入射束取向，且正电子辐射强度显著高于电子。
2025-06-19 physics.acc-ph physics.app-ph physics.atom-ph
Experimental evidence of planar channeling in a periodically bent crystal
晶体波荡器（CU）的使用已被确定为用于产生强大的单色$γ$射线的有前景的解决方案。通过开槽方法在SSL处制造CU，即，通过在晶体的主表面上制造一系列周期性凹槽。CU在SSL通过光学干涉测量法在形态上和在ESRF通过X射线衍射在结构上进行了广泛表征。然后，它最终在CERN用400 GeV/c质子束进行了通道测试。实验结果与蒙特卡罗模拟进行了比较。在CU平面通道的证据被坚定地观察到。最后，正电子束与CU相互作用的发射光谱进行了模拟，可能在现有的设施中使用。
2014-10-22 physics.acc-ph physics.ins-det
