原子内壳层辐射驱动的X射线自由电子激光

发布时间：2024-04-26 22:50

　　X射线自由电子激光(XFEL)能够产生功率高、横向相干性好且波长连续可调的短波长辐射脉冲。这些特性使得X射线自由电子激光在原子物理、纳米材料科学、飞秒化学、生物分子结构等诸多领域都有着广泛的应用。目前,X射线自由电子激光多采用自放大自发辐射(SASE)运行模式作为主流运行方案。该模式具有结构简单且波长连续可调等优点,但因其自身电子束的噪声起振效应,导致输出辐射脉冲的纵向相干性较差。为了改进X射线自由电子激光的纵向相干性,人们已提出多种改进的运行模式。其中高增益高次谐波放大(HGHG)运行模式和自种子(self-seeding)运行模式最为成熟,且均为实验所证实。然而,具有外种子的HGHG运行模式因电子束能散较大,限制了高次谐波的转换效率,在应用于XFEL时难以保证输出的脉冲品质;自种子运行模式则由于其第一部分SASE抖动,也会造成输出脉冲的不稳定性。近来,随着X射线自由电子激光装置的发展,原子内壳层激光在实验上已能实现。利用高功率短脉冲的XFEL泵浦特定原子的内壳层电子,该方法可以产生相干性更好的X射线激光。因此,尝试在现有XFEL装置中引入原子内壳层激光相关的作用机制,可能为实现高品...

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【部分图文】：

图1.4SASE-FEL波荡器段示意图

X射线自由电子激光图1.4SASE-FEL波荡器段示意图图1.5self-seeding-FEL波荡器段示意图有外种子驱动的高增益自由电子激光有直接外种子激光模式[41]，如图1.6所示，一种最简单的机制，将传统的激光和电子束团同时注入到波荡器中，直到放大饱和输出；高增益....

图1.5self-seeding-FEL波荡器段示意图

1.4SASE-FEL波荡器段示意图图1.5self-seeding-FEL波荡器段示意图有外种子驱动的高增益自由电子激光有直接外种子激光模式[41]，如图1.6所示，一种最简单的机制，将传统的激光和电子束团同时注入到波荡器中，直到放大饱和输出；高增益高次谐波放大（HGH....

图1.6direct-seeding-FEL波荡器段示意图

1.5self-seeding-FEL波荡器段示意图有外种子驱动的高增益自由电子激光有直接外种子激光模式[41]，如图1.6所示，一种最简单的机制，将传统的激光和电子束团同时注入到波荡器中，直到放大饱和输出；高增益高次谐波放大（HGHG）[42–44]，如图1.7所示，....

图1.7HGHG-FEL波荡器段示意图

X射线自由电子激光图1.7HGHG-FEL波荡器段示意图图1.8EEHG-FEL波荡器段示意图图1.9PEHG-FEL波荡器段示意图各种运行模式的提出，是为了改进自由电子激光的品质，提高它的应用能力。目前，自由电子激光的主要发展方向是短波长、全相干、高功率等，还有实验要求双....

本文编号：3964987