Smith-Purcell Radiation
本文考虑磁化无限细电子束的最简单模型。得到了描述一对麦克斯韦方程组和介质方程组的自洽系统周期解的基本方程。
2017-01-22 physics.acc-ph
Dispersion Equation for Smith-Purcell FEL
对于以槽深为小参量的光栅，得到了Smith-Purcell不稳定性的色散方程。结果表明，汤普森或拉曼激发区的条件不依赖于束流，而依赖于光束在光栅表面上的高度。在这两种情况下，不稳定性的增长率与电子束电流的平方根成正比。
2017-02-01 physics.acc-ph
Growth Rates in Smith-Purcell FEL
在前面导出的色散方程的框架下，我们研究了相对论电子注在无谐振腔情况下的感应史密斯-珀塞尔（SP）辐射。本文提出了一种计算矩形光栅分振幅系数的新方法。用这种方法计算了矩形光栅自聚焦自由电子激光器的生长速率。给出了增长率与谐波数、束流、观察角度和相对论因子的关系。
2017-02-02 physics.acc-ph
Comparison of Coherent Smith-Purcell radiation and Coherent Transition Radiation
Smith-Purcell辐射和渡越辐射是带电粒子加速器中的两种辐射现象。对于这两种情况，发射可以用足够短的脉冲显著增强，并且这两种情况都可以用于测量脉冲的形状因子。我们比较了这些现象在不同配置的产量，并期待在他们的应用程序作为束长监测器，包括背景滤波和拒绝。我们将这些计算应用于CLIO自由电子激光的具体情况。
2016-04-28 physics.acc-ph
Resolution of Longitudinal Profile Measures using Coherent Smith-Purcell Radiation with the Number of Gratings and the Number of Pulses Used
E-203合作正在SLAC的FACET上测试一种设备，以使用Smith-Purcell辐射测量电子束的纵向轮廓。在FACET，电子聚束具有20 GeV的能量和几百飞秒的持续时间。当带电粒子靠近金属光栅表面时，会发出史密斯-珀塞尔辐射。我们研究了从脉冲到脉冲的测量的稳定性和测量的分辨率取决于所使用的光栅的数量。
2014-07-30 physics.acc-ph
Experimental investigation of coherent Smith-Purcell radiation from a "flat" grating
利用5-MeV直线加速器的预聚束电子束，研究了毫米波波段的平面周期靶（由介质间隙隔开的导电层构成）的相干Smith-Purcell辐射（CSPR）。用窄带探测器测量了这种辐射的角分布，实验数据与我们对类似靶的理论计算相一致。Smith-Purcell辐射的波长对观测角的依赖性强，与相干辐射效应相叠加的特性，可用于束团长度的无创测量。证明了使用室温探测器进行单束团测量的可能性。
2003-11-27 physics.acc-ph
Study of Phase Reconstruction Techniques applied to Smith-Purcell Radiation Measurements
在加速器处的相干辐射的测量通常给出光束轮廓傅里叶变换的绝对值，但不是其相位。相位重建技术，如希尔伯特变换或Kramers Kronig重建用于恢复这样的相位。我们报告了这些方法的性能和如何优化重建的配置文件的研究。
2015-12-03 physics.acc-ph
Eikonal Approximation and the Conical Effect in Smith-Purcell Radiation
在跃迁辐射理论中，利用程函近似，研究了粒子垂直入射到半无限介质板上的衍射和跃迁辐射。这种方法对于高辐射频率域（其中板材料的介电常数接近单位）是有效的，包括X射线域。在本报告中，这种方法适用于斜入射的情况下的颗粒上的板（但平行于板的边缘），以及定期设置这样的板（史密斯-珀塞尔辐射）。粒子的斜入射（在单个平板的情况下和在这种平板的周期性光栅的情况下）导致最近观察到的辐射角分布中的所谓圆锥效应。我们指出，这种效应的根源在于入射粒子场在板块中产生的扰动沿板块边缘的超光速运动。类似的效应出现在各种物理情况中。此外，我们比较我们的结果使用不同的技术。
2019-11-11 physics.acc-ph physics.class-ph
Three-dimensional analysis of the surface mode supported in Čerenkov and Smith-Purcell free-electron lasers
在Čerenkov和Smith-Purcell自由电子激光（FEL）中，电子束与同向传播的表面模之间的共振相互作用可以产生大量的相干太赫兹（THz）辐射。我们进行了三维（3D）的表面模式的分析，考虑到衰减的影响，并建立了3D麦克斯韦-洛伦兹方程这两个系统。在此基础上，我们确定了对电子束参数的要求，即，束流发射度、束流尺寸和束流电流对Čerenkov自由电子激光成功运行的影响。
2016-04-24 physics.acc-ph
Study of Phase Reconstruction Techniques applied to Smith-Purcell Radiation Measurements
在加速器处的相干辐射的测量通常给出光束轮廓傅里叶变换的绝对值，但不是其相位。相位重建技术，如希尔伯特变换或Kramers Kronig重建用于恢复这样的相位。我们报告了这些方法的性能和如何优化重建的配置文件的研究。
2014-07-02 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
Smith-Purcell radiation from a charge moving above a finite-length grating with rectangular profiles
Smith-Purcell辐射是由靠近衍射光栅的表面通过的带电粒子束产生的，该衍射光栅的发射辐射强度对光栅轮廓的形状具有很强的依赖性。对于相对论电子束，在实际的SPR装置中，考虑光栅周期数是很重要的。本文利用模式匹配方法，对平行于具有有限矩形槽的理想导电光栅作匀速运动的三维相对论电子束的Smith-Purcell辐射进行了理论研究。该模型为利用SPR相互作用产生太赫兹波和利用SPR无损测量束团长度提供了一种新的有效工具。
2020-04-12 physics.acc-ph physics.app-ph
Smith-Purcell Radiation from Rough Surfaces
本文考虑带电粒子在非均匀表面上平行运动时的辐射。在一个单一的形式主义周期性和随机光栅进行检查。对于周期性非均匀表面，我们推导出色散关系和光谱角强度的新表达式。特别地，对于给定的观察方向，发射两个波长，而不是标准史密斯-珀塞尔效应的一个波长。对于粗糙表面，我们表明，辐射强度的主要贡献是由两种介质之间的界面上诱导的表面极化激元。这些极化激元在粗糙表面上被多次散射，并转化为真实的光子。计算了光谱角强度，并揭示了它对不同参数的依赖关系。
2010-10-09 physics.acc-ph
Numerical modeling of a table-top tunable Smith-Purcell Terahertz free-electron laser operating in the super-radiant regime
太赫兹（THz）辐射占据了电磁波谱的很大一部分，并且由于其能够深入渗透到许多有机材料中而没有与电离辐射（例如X射线）相关联的损伤的能力而引起了最近的兴趣。产生大量可调谐窄带THz辐射的一种途径是基于Smith-Purcell自由电子激光（SPFEL）效应。在这封信中，我们提出了一个简单的概念，一个紧凑的两级可调谐SPFEL工作在超辐射制度能够辐射在光栅的基本聚束频率。我们证明了它的能力和性能，通过计算机模拟使用共形时域有限差分电磁求解器{ \sc vorpal}。
2010-04-10 physics.acc-ph
Frequency-domain calculation of Smith-Purcell radiation for metallic and dielectric gratings
在频域模拟中比较了金属光栅和电介质光栅（硅，二氧化硅）的史密斯-珀塞尔辐射强度。数值模型进行了讨论，并验证了切伦科夫辐射的Frank-Tamm公式。对于30 keV的电子，矩形介电光栅的效率比它们的金属对应物低，对于硅低一个数量级，对于二氧化硅低两个数量级。对于所研究的所有光栅，由于光栅中的电磁谐振，辐射强度随光栅齿高振荡。三维和二维数值模型进行了比较。
2020-09-05 physics.acc-ph physics.optics
Comparison of coherent Smith-Purcell radiation generated by 6.1 MeV electron beam in metal and dielectric lamellar gratings
从理论和实验上比较了聚束电子束在金属和介质薄片光栅中产生毫米波段的相干Smith-Purcell辐射。为了进行理论估算，提出了一种既适用于介质光栅又适用于金属光栅的简单模型。使用提取的聚束6.1兆电子伏的电子束在核物理研究所（托木斯克理工大学）的电子回旋加速器进行了实验比较。理论估算和实验数据都表明了金属光栅和介质光栅的辐射特性的差异。在小于相干阈值的波长范围内，介质光栅的辐射具有非单调的峰值结构，且比金属光栅的辐射更强。这些差异对研究和开发亚太赫兹和太赫兹波段的新型紧凑型单色辐射源具有重要意义。
2010-05-16 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
Parametric X-ray radiation in the Smith-Purcell geometry for non-destructive beam diagnostics
研究了极非对称衍射条件下，超相对论电子束团沿平行于晶体-真空界面、靠近晶体表面的\textit{vacuum}运动时的参量X射线辐射（PXR）。当粒子束的自场与反射金属光栅相互作用时，这种类型的几何形状与众所周知的辐射产生机制一致，即史密斯-珀塞尔效应。我们证明，在这种几何形状的主要贡献是通过一个尾部区域的光束分布，穿透晶体和X射线辐射沿法线的晶体表面。我们确定了电子束的特性，当这种现象可以观察到。重要的是，在这种几何形状中，大多数电子不会经历多次散射，因此粒子束的特性不会改变，从而允许将发射的X射线用于非破坏性束诊断的目的，这可以补充传统的刀口方法。
2018-12-18 physics.acc-ph
Longitudinal bunch profile diagnostics in the 50fs range using coherent Smith-Purcell radiation
我们已经考虑了使用相干Smith-Purcell辐射的50 fs（FWHM）长的电子聚束的纵向轮廓的单次射击测定的可能性。该长度对于目前由激光尾场加速产生的聚束是典型的，并且处于通过替代技术（例如电光采样）可实现的极限。它的结论是，有没有障碍，无论是理论上还是实验上，在实施这种技术。周期为15、85和500微米的一组三个光栅将在10-1000微米的波长范围内产生可检测的能量，这应该足以通过Kramers-Kronig技术重建聚束形状。对于109个电子或更多的聚束电荷，辐射能量可以由室温热释电探测器探测到。还考虑了该技术可能扩展到更短长度的限制。
2009-12-09 physics.acc-ph physics.ins-det
Inverse Smith-Purcell effect near rough surfaces
研究了平行于粗糙表面运动的电子对光子的吸收，在弱散射区计算了单光子吸收的几率。它示出的吸收概率与扩散的贡献变得大的一个林/l因子相比，与单散射贡献的类似结果。概率的最大值发生在红外波长处，并且强烈地依赖于粒子能量。我们还讨论了二维周期性表面轮廓的情况下，并指出最大吸收概率的最佳条件。所得结果可用于电子能量增益谱和激光驱动加速。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall physics.acc-ph
Smith-Purcell radiation on a surface wave
本文研究了在平面界面上激发的任意形状的表面波上的电子辐射。对于一个电子聚束的条件下，指定的总辐射基本上超过非相干部分。结果表明，对于波长远短于束团纵向特征尺寸的波，束团纵向电子密度分布不对称时的辐射是部分相干的。
2010-10-11 cond-mat.other hep-th 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
Investigation of resonant polarization radiation of relativistic electrons in gratings at small angles
在托木斯克同步加速器和6 MeV电子回旋加速器上，研究了Smith-Purcell几何结构下的共振光偏振辐射（ROPR）和倾斜光栅的共振光偏振辐射。在200 MeV电子束的4.2 °和6.2 MeV电子束的5 °处观察到极化辐射。在这两种情况下，使用了两种测量ROPR最大值的方法。在第一种情况下（同步加速器的实验），我们使用滤光片固定了辐射的波长;测量了这种辐射的取向依赖性。在这种依赖关系中，我们观察到两个峰值的辐射电子在金箔光栅的0.1毫米周期。第一个大峰是镜面反射方向的零级峰，第二个大峰是共振偏振辐射的一级峰。在回旋加速器实验中，测量了周期为0.2mm的Smith-Purcell结构铝箔条形光栅的ROPR谱，观察到了一阶Smith-Purcell辐射峰。并将所得数据与模拟结果进行了比较。
2002-08-27 physics.acc-ph
Time Dependence of the Intensity of Diffracted Radiation Produced by a Relativistic Particle Passing through a Natural or Photonic Crystal
本文导出了描述相对论粒子在晶体中运动时产生的辐射随时间演化的公式。它示出的条件下，参数（准切伦科夫）辐射，过渡辐射，衍射辐射的振荡器，表面准切伦科夫和Smith-Purcell辐射持续时间大大长于粒子飞行通过晶体的时间是可实现的。实验结果表明，在电子束离开光子晶体后，会出现附加的辐射峰。
2011-01-21 physics.acc-ph physics.optics
Single-electron Nano-chip Free-electron Laser
本文研究单电子与纳米光栅介质波导耦合实现芯片尺寸自由电子激光，证明单个50 keV电子可产生1.5微米相干辐射，单电子串驱动可发射二次谐波强激光，为紧凑高亮度电子与光子源应用开辟新途径。
2022-05-18 physics.acc-ph physics.optics
