研究目的
通过增加电子束团电荷量，利用自由电子激光器（FEL）产生更高强度太赫兹光束的研究。
研究成果
该研究通过将束团电荷量增加四倍，成功将太赫兹自由电子激光（THz FEL）的微脉冲能量提升了近十倍。这种高强度运行方式为利用强太赫兹辐射改性物质开辟了新的研究途径。未来研究将聚焦于测量FEL微脉冲的时间结构并进一步提升FEL强度。
研究不足
该研究的局限性在于，在不超过直线加速器束流负载能力的前提下增加电子束团电荷存在技术限制。潜在的优化方向包括进一步提高电子枪的发射电流。
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采用高束团电荷电子束实现太赫兹自由电子激光的极高强度运行
DOI：10.1016/j.nima.2020.163582
期刊：Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
大阪大学基于L波段（1.3 GHz）电子直线加速器搭建的自由电子激光器（FEL），通过将电子束团电荷量从常规模式（108 MHz模式）的1 nC提升至新模态（27 MHz模式）的4 nC——即利用电子枪栅极脉冲器将电子束团间隔扩展为原先四倍，在保持直线加速器束流负载不变的前提下，以1.3 GHz的第48次分谐波频率（27 MHz）产生重复频率为27 MHz、脉宽5 ns的系列脉冲——从而获得了更高强度的太赫兹光束。实测数据显示：该27 MHz模式下由大量微脉冲组成的FEL宏脉冲能量最高达28.5 mJ（对应波长约65 μm或频率4.6 THz），显著高于108 MHz模式13 mJ的宏脉冲峰值能量；根据4 μs宏脉冲持续时间和36.9 ns微脉冲间隔计算，该模式下使用110个微脉冲时单微脉冲最大能量约260 μJ，较常规模式及同波段/频段其他FEL的微脉冲能量高出近十倍。
作者：
Keigo Kawase，Masaya Nagai，Kazuya Furukawa，Masaki Fujimoto，Ryukou Kato，Yoshihide Honda，Goro Isoyama
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