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EuPRAXIA设施中的自由电子激光性能

DOI：10.3390/instruments4010005 期刊：Instruments 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 在过去90年里，粒子加速器已发展成为基础研究、工业、医学和科学领域中强大且广泛应用的工具。一种利用等离子体尾波场的新式加速器有望实现每米数十亿电子伏特的加速梯度，这将催生体积更小的加速器，适用于各类基础与应用研究。其中一个目标应用是等离子体驱动的自由电子激光器（FEL），其通过电子在波荡器的周期性磁场中运行来产生可调谐相干光。本研究分析了EuPRAXIA框架下设计的具有最优特性的等离子体电子束在自由电子激光性能方面的表现。
作者： Federico Nguyen，Axel Bernhard，Giuseppe Dattoli，Christoph Lechner，Alberto Marocchino，Alberto Petralia，Andrea Renato Rossi，Antoine Chancé，Marie-Emmanuelle Couprie，Gilles Maynard
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研究概述 实验方案

研究目的

分析EuPRAXIA框架下设计的、具有最佳特性的等离子体电子束在自由电子激光器性能方面的表现。

研究成果

研究得出结论：基于外部射频注入与激光等离子体加速阶段相结合的方案，能够产生电子束质量最优、最有望高效应用于自由电子激光器（FEL）。该方案存在的主要问题在于：等离子体气泡中的激光脉冲与外光电阴极产生的电子之间，需要实现精确的时序同步与空间对准。

研究不足

电子束的能量展宽是等离子体加速动力学固有的特性，通常比传统直线加速器驱动自由电子激光器（FEL）所能提供的能量展宽高出一个数量级。外部注入方案有望更可靠地控制束流质量，尤其注重那些导致束流发射度恶化的效应。

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