軟X射線自由電子激光設(shè)計(jì)及相關(guān)物理研究.pdf

1、自由電子激光，以其高功率、短波長、輻射相干和波長可調(diào)等特點(diǎn)，成為現(xiàn)代科學(xué)研究越來越重要的工具。世界上第一臺硬X射線的自由電子激光裝置LCLS已經(jīng)順利完成建設(shè)、安裝及調(diào)試工作，投入到了用戶使用階段。LCLS的成功，向全世界證明了現(xiàn)代理論及模擬軟件發(fā)展的成熟。與此同時，LCLS未來的發(fā)展方向成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種背景下，我們開始了對A-Line軟X射線自由電子激光的可行性研究工作。
　　 本文首先對A-Line作為軟X射線自由電

2、子激光線的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。我們提出了新的束流加速方案，設(shè)計(jì)了新的A-Line束流傳輸系統(tǒng)，理論分析并模擬計(jì)算了電子束在通過束流傳輸系統(tǒng)時產(chǎn)生的物理效應(yīng)（相干和非相干同步輻射效應(yīng)等）對束流品質(zhì)的影響，其結(jié)果論證了用A-Line作為軟X射線自由電子激光線是可行的，為LCLS實(shí)現(xiàn)軟、硬X射線自由電子激光的同時運(yùn)行提供了理論依據(jù)。
　　 軟X射線波段自由電子激光的極化控制，是目前自由電子激光領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文分別分析研究了

3、采用交叉型波蕩器和高頻波蕩器實(shí)現(xiàn)極化控制的兩種方案。在已有的交叉波蕩器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了效率更高的在兩階諧波上進(jìn)行極化控制的新結(jié)構(gòu)，并分析比較了交叉型波蕩器在SASE和Seeded兩種FEL工作模式下對基波和諧波的進(jìn)行極化控制的效果，闡述了影響交叉型波蕩器極化控制效率的因素。此外，我們從理論上全面分析了高頻波蕩器對功率源的需求。
　　 受加工技術(shù)的限制，波蕩器周期很難做到小于cm級，因此，有效利用平面型波蕩器中的諧波場輻射，成