Development and Operation of a Pr2Fe14B Based Cryogenic Permanent Magnet Undulator for a High Spatial Resolution X-ray Beamline
短周期、高场波荡器用于在基于同步辐射的中等能量储存环设施上产生硬X射线，并实现短波长自由电子激光。低温永磁体波荡器受益于RE 2Fe 14 B（稀土基磁体）在低温下的改善的磁性能，以实现短周期、高磁场和高矫顽力。用Pr_2Fe_（14）B代替Nd_2Fe_（14）B，避免了自旋重取向跃迁现象的限制，使波荡器的工作温度直接达到液氮温度（77 K），简化了冷却系统。我们在这里描述了一个全尺寸（2米），18毫米周期的Pr 2 Fe 14 B低温永磁体波荡器（U 18）的发展。文中介绍了该器件的设计、结构和优化，以及低温下的磁测量和匀场。还报道了SOLEIL纳米束线电子束和光谱测量波荡器的调试和运行情况。
2016-12-12 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
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
Differential method for measuring periodic magnetic structure
针对超导波荡器霍尔探头低温下尺寸变化需复杂热力学模型修正的问题，提出配备间距为半周期的双霍尔传感器的差分测量方法以消除该效应。
2023-11-22 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
Effects of Elliptically Polarizing Undulator on Beam Dynamics in PLS-II
研究了周期为72 mm、最大峰值场为0.72 T的椭圆偏振波荡器（EPU 72）的内禀场横向滚降对浦项光源Ⅱ（PLS-Ⅱ）动态孔径的非线性影响。反冲图和频率图分析都表明EPU 72不会减少PLS-II中的寿命或引起注入问题。
2016-06-10 physics.acc-ph
Fabrication and Experimental Study of Prototype NdFeB Helical Undulators
本研究制备了由整块稀土磁体加工的钕铁硼螺旋波荡器短原型，采用带平工具的电火花线切割结合工件旋转实现高精度制造，实测双螺旋原型轴场0.53T、K接近1，还计算出四螺旋Halbach型微型波荡器的场强与参数范围。
2025-08-01 physics.acc-ph
Tapering studies for Terawatt level X-ray FELs with a superconducting undulator
我们研究了一个短周期，小于2厘米，超导波荡器的锥形优化方案，并表明，它可以产生4 keV的X射线脉冲，峰值功率超过1太瓦，使用LCLS电子束参数。我们研究了连续和阶梯形锥形光波导中，波荡器模块长度对自由电子激光增益长度的影响。在最佳截面长度为1.5m时，我们研究了两种不同超导技术NbTi和Nb_3Sn的自由电子激光过程的演变。我们讨论了限制最大输出功率的主要因素，饱和位置附近的粒子脱陷以及由于边带模的产生和放大而引起的随时间变化的脱陷。
2015-01-24 physics.acc-ph
Harmonics suppression effect of the quasi-periodic undulator in SASE free-electron-laser
本文研究了量子点单元在SASE自由电子激光中的谐波抑制效果。数值计算结果表明，QPU的引入降低了谐波功率，但随着饱和长度的增加，基波辐射功率也有明显的下降。研究了采用量子点作为波荡器的情况。计算结果表明，在波荡器系统中，如果QPU的比例和离隙大小合适，则谐波辐射可以得到显著抑制，而基波饱和长度不会增加太多。
2013-05-03 nucl-th physics.acc-ph
Development of a Quasi-Periodic Undulator for the HLS
为合肥光源研制了我国第一台准周期波荡器。它采用了不同厚度的NdFeB块的磁性配置，基于欧洲同步辐射设施（ESRF）的QPU。从测得的磁场推断，ESRF QPU的三次谐波辐射抑制显著改善。提出了一种基于对称性原理的多极场积分修正方法，该方法可以配置不同几何形状和尺寸的多极场积分。
2014-03-11 nucl-ex physics.acc-ph
Accelerator Tests of Crystal Undulators
基于PRL 90（2003）034801中提出的方法生产一系列硅晶体波荡器样品，其中波荡周期从0.1mm到1mm，并且周期数为10的量级。通过X射线对样品进行了表征，揭示了本体晶格的正弦形状。表征的下一步是用70 GeV质子进行沟道测试，其中观察到起伏硅晶格的良好沟道特性。高能正电子晶体波荡器的光子辐射测试正在几个地点进行：IHEP Protvino，LNF Frascati和CERN SPS。在实验活动的进展和详细的模拟预测报告。
2004-12-24 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
Kinetics of relativistic electrons passing through quasi--periodic fields
本文提出了一种新的计算方法，用于计算波荡器和康普顿源中发射硬X射线和γ射线的电子能谱。该方法考虑了发射高能光子的电子所经历的反冲的量子性质。该方法易于评估驱动力的每次电子通过的发射率的整个范围内的电子的光谱，从平均远小于一个发射光子（康普顿源和短波动器）到许多发射光子（长波动器，相对低能量的电子）。如前一种极限情况所示，电子的光谱反映了发射辐射的光谱，而在后一种情况下，它接近高斯形状。本文还讨论了由发射光子反冲引起的高能电磁辐射源相干性的限制。
2016-12-05 physics.acc-ph
Strained Layer Crystalline Undulator
超相对论性带电粒子在周期性弯曲晶面的晶体中被引导时，会发出波荡器型的硬电磁辐射。最近提出的晶体波荡器的弯曲振幅小于弯曲平面之间的距离和弯曲周期短于沟道振荡的周期是远远优于以前提出的。同时，从技术角度来看，它更具挑战性，因为它的弯曲周期必须在亚微米范围内。结果表明，适当改变锗含量的硅锗混晶可以具有必要的弯曲参数。此外，预计它是稳定的，对失配位错。
2017-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Feasibility of Diagnostics Undulator Studies at ASTA
先进超导测试加速器（ASTA）设施目前正在费米实验室建设中。与1毫秒的宏脉冲组成的高达3000微脉冲和与光束能量从45到800 MeV的投影，需要非拦截诊断光束的大小，位置，能量和束长度是明确的。除了已经计划的射频BPM、光学同步辐射（OSR）和光学衍射辐射（ODR）技术之外，我们还建议使用来自专用设备的波荡器辐射进行诊断。具有4- 5cm的标称周期、可调的场参数K和几米的长度。将介绍在可见光区以125 MeV的束能量将这种技术扩展到250和500 MeV束能量的UV和VUV区的可行性。
2014-08-29 physics.acc-ph
HTS Undulator Design Study and First Results
本文针对先进光源需求，研究了高温超导紧凑型波荡器，通过激光刻蚀实现准正弦电流路径，并展示了包含内衬锥度与低温冷却的完整最终设计及最新成果。
2024-11-13 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
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
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
On-chip high energy photon radiation source based on microwave-dielectric undulator
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院上海光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究提出一种基于微波-介质波荡器的新型片上高能光子辐射源，利用微波与介质纳米柱阵列作用产生的近场驱动相对论电子振荡以辐射高能光子，相比激光-介质波荡器更不易受损。
2024-06-29 physics.acc-ph physics.optics
Fully-staggered-array bulk Re-Ba-Cu-O short-period undulator: large-scale 3D electromagnetic modelling and design optimization using A-V and H-formulation methods
新的硬X射线光束线I-TOMCAT配备了一个1米长的短周期块体高温超导体波荡器（BHTSU）的开发已被安排在保罗谢勒研究所（PSI）的瑞士光源（SLS 2.0）的升级。由BHTSU产生的非常硬的X射线源将使光束线处的亮度与其他最先进的波荡器技术相比增加一个数量级以上，并允许使用超过60 keV的光子能量进行实验。设计1米长（100个周期）BHTSU的关键挑战之一是大规模模拟200个交错阵列大块超导体内部的磁化电流。简化电磁模型的一个可行的方法是从1米长的BHTSU的两端保留五个周期，将自由度（DOF）的数量减少到数百万的规模。本文将最近提出的基于二维A-V公式的反向计算方法推广到三维十周期交错排列BHTSU的临界态磁化电流计算。的磁化电流和相关的波荡器场沿电子束轴的模拟结果进行了比较，与著名的三维H-配方和高效的三维H-波荡器配方方法，所有的方法显示出良好的协议彼此以及与实验结果。混合H-公式化避免了计算空气子域中的涡流，并且比完全H-公式化方法快得多，但是与基于A-V公式化的向后计算相比慢。最后，采用ANSYS 2020 R1 Academic中最快速、最有效的A-V公式，通过优化端块尺寸，优化波荡器场沿电子束轴向的积分。
2021-05-04 cond-mat.supr-con physics.acc-ph physics.app-ph
High Efficiency, Multi-Terawatt X-ray free electron lasers
本文研究了高效率、峰值功率达几太瓦、波长为几埃的X射线自由电子激光器。为了获得这些特性，我们考虑一个优化的波荡器设计：超导，螺旋，具有短周期和内置的强聚焦。这种设计减少了模块之间的断裂长度，降低了衍射效应，并允许使用更强的横向电子聚焦。这两种效应都减小了增益长度和总体波荡器长度。峰值功率和效率取决于横向电子束分布和时间依赖效应，如同步加速器边带生长。最后一种效应被认为是电子束微聚束和自由电子激光峰值功率降低的主要原因。我们表明，波荡器磁场锥形轮廓，产生最大输出功率的最佳函数形式，显着依赖于这些效果。当忽略时间相关效应时，具有100 m长锥形波荡器的类LCLS X射线自由电子激光器的输出功率为7.3 TW，电子束能量提取效率为14 $\%$。当包括这些效应时，实现最高峰值功率，降低锥形率，从而最小化由于同步加速器边带生长引起的电子微聚束的减少。在这种情况下获得的最大效率为9 $\%$，对应于4.7 TW峰值辐射功率。讨论了抑制同步辐射边带，进一步提高自由电子激光峰值功率的可能方法。
2015-08-20 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
Design Study of a Dielectric Laser Undulator
介质激光加速（DLA）从光栅结构的光学近场获得显著的梯度。相对于电子束倾斜介电光栅导致偏转力，并且DLA结构可以用作微芯片波荡器。我们研究了这种结构中的光束动力学分析和数值模拟。关键的挑战是保持光束聚焦，特别是在狭窄通道的方向上。交替相位聚焦方案进行了优化，并获得匹配的晶格函数。我们区分同步操作与相位跳在光栅和异步操作与严格的周期性光栅和精心设计的同步失配。特别是异步DLA波荡器是一种很有前途的方法，因为一个简单的，商业上可用的光栅足够的聚焦晶格设计。我们为这些结构中的辐射产生实验铺平了道路，并提供了发射辐射波长和功率的估计。分析模型通过专用DLA仿真工具DLAtrack6D和Astra中的数值仿真进行验证，其中底层激光场由CST Studio计算。
2022-06-01 physics.acc-ph physics.optics
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
Theoretical and experimental study of a new single-coil superconducting miniundulator
第一个预原型的单线圈超导微型波荡器已建成和研究。其基本规格包括10个主周期和两个端部补偿周期，周期长度为7 mm，间隙为2 mm。该设计基于跑道状线圈配置，该线圈配置随后被压缩以形成间隙区域，其中空间交变电流垂直于中平面上方和下方的电子束流动。在淬火之前，直到激励电流稍微超过400 A的操作导致轴上的峰值磁通量密度约为1 T，波荡器参数K约为0.65。
2014-12-03 physics.acc-ph
