上海光機(jī)所在基于激光尾波場加速電子束發(fā)射度診斷方面取得進(jìn)展
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種電子束橫向切片發(fā)射度單發(fā)診斷方案。
 近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于激光尾波場加速電子束發(fā)射度診斷方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)提出了一種電子束橫向切片發(fā)射度單發(fā)診斷方案。相關(guān)研究成果以“Measurement of electron beam transverse slice emittance using a focused beamline”為題發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering上。 得益于激光尾波場的超高加速梯度，基于激光尾波場加速的電子束有望應(yīng)用于超緊湊輻射源和臺式化自由電子激光，這對電子束品質(zhì)提出了更高的要求。研究中，一般用六維相空間亮度  圖1.電子束低能部分(a)和高能部分(b)橫向相空間運(yùn)動軌跡，相位補(bǔ)償前(c)和相位補(bǔ)償后(d)電子橫向相空間分布  圖2.實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果和補(bǔ)償?shù)南辔徊?/div> 針對上述問題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種適用于激光尾波場加速電子束橫向切片發(fā)射度的單發(fā)診斷方案。電子在空泡中除了受到縱向加速場，也會受橫向聚焦力而產(chǎn)生橫向振蕩，而振蕩的頻率是和能量相關(guān)的，這就使得不同能量的電子在振蕩的過程中會產(chǎn)生橫向相位差。通過相位補(bǔ)償，不同能量的電子在橫向相空間上保持同一相位，束團(tuán)呈現(xiàn)出切片信息。基于相位補(bǔ)償，結(jié)合具有能散的電子束團(tuán)經(jīng)過一條聚焦束線后，其橫向尺寸與能量的耦合關(guān)系，可以計(jì)算出電子束橫向切片發(fā)射度。該方案的測量精度可以達(dá)到10 nm量級，經(jīng)過優(yōu)化在實(shí)驗(yàn)上測得發(fā)射度為0.27 mm mrad。精確的診斷方案可以作為發(fā)射度進(jìn)一步優(yōu)化的依據(jù)，根據(jù)測得的發(fā)射度，可以設(shè)計(jì)匹配的束線保證電子束長距離傳輸，實(shí)現(xiàn)臺式化自由電子激光更高品質(zhì)輻射輸出。 相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1017/hpl.2023.9 |
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