マグネティックシケイン
磁気シケインはバンチコンプレッサーとも呼ばれ、自由電子レーザー内で高密度の電子バンチを形成するのに役立ちます。[ 1 ] [ 2 ] 磁気シケインは、電子を本来の直線経路からわずかに迂回させるもので、その点では道路の シケインに似ています。
磁気シケインは4つの双極子磁石で構成されており、束の先頭の電子の経路が束の末尾の電子の経路よりも長くなり、遅れている電子が追いつくことができるようになります。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
自由電子レーザー
自由電子レーザーは、密集した電子ビームに依存します。光注入器によって短い電子束が生成されますが、電子は負に帯電し質量が小さいため、束は急速に伸びて膨張します。束が加速されると、電子は質量を増し、急速に光速に近づきます。その後、束の端にある電子は、束の先頭にある電子に追いつくためにそれ以上速く進むことができなくなります。
チャープ
この問題は、駆動電場の位相を調整することで、バンチの後端の電子にエネルギーと質量をより強く加えることで解決されます。これは負のエネルギーチャープと呼ばれ、ビームの進行方向に沿ってエネルギーが減少することを意味します。[ 6 ] ビームはほぼ光速で移動するため、後端の電子は速度ではなく質量を獲得します。これにより、質量とバンチ内の位置の間に相関関係が生じます。
シケイン
シケインは遅れている電子に追いつく時間を与えます。質量の大きい電子は質量の小さい電子よりも磁場による偏向が小さいため、シケインを通過する経路が短くなり、結果としてバンチが短くなります。シケインは4つの双極子磁石で構成され、それぞれ以下の役割を果たします。
- ビームを加速器の中心軸からわずかに偏向させます。質量の大きい電子よりも軽い電子の方が偏向が大きくなります。
- ビームを反対方向に偏向させ、中心軸と平行にしますが、オフセットを設けます。オフセットは軽い電子の場合に最大になります。
- ビームを中心軸に向かって偏向させます。
- ビームを中心軸の方向に戻します。
制限事項
実際には、バンチ圧縮は1ステップで完了することはできない。ビームエミッタンスのブローアップを避けるため、通常は2つのシケインを用いてビーム圧縮を行う。[ 7 ]
参考文献
- ^ Pellegrini, C.; Marinelli, A.; Reiche, S. (2016). 「X線自由電子レーザーの物理学」 . Reviews of Modern Physics . 88 (1) 015006. Bibcode : 2016RvMP...88a5006P . doi : 10.1103/RevModPhys.88.015006 .
- ^ 「X線自由電子レーザー」（PDF） . 2022年11月21日閲覧。
- ^ Hastings, J.; Pellegrini, C.; Marinelli, A. (2020). X線自由電子レーザーの物理学と科学. IOS Press. ISBN 978-1-64368-133-7. 2022年11月21日閲覧。
- ^ 「バンチ圧縮のための磁気シケイン」 ELBE高出力放射線源センター. 2022年11月21日閲覧。
- ^ Nathan W. Ray、Vida-Michelle Nixon、Matthias Fuchs (2018). 「電子ビーム圧縮を最大化するための磁気シケインの最適化」2022年11月21日閲覧。
- ^ Emma, P.; Venturini, M.; Bane, KLF; Stupakov, G.; Kang, H.-S.; Chae, MS; Hong, J.; Min, C.-K.; Yang, H.; Ha, T.; Lee, WW; Park, CD; Park, SJ; Ko, IS (2014). 「コルゲートパイプを用いた相対論的電子バンチにおけるエネルギーチャープ制御の実験的実証」. Physical Review Letters . 112 (3) 034801. Bibcode : 2014PhRvL.112c4801E . doi : 10.1103/PhysRevLett.112.034801 . PMID 24484143 .
- ^紫外線および軟X線自由電子レーザー. Springer Tracts in Modern Physics. 第229巻. 2009年. p. 131. doi : 10.1007/978-3-540-79572-8 . ISBN 978-3-540-79571-1. 2022年11月24日閲覧。
外部リンク
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