Dando forma a haces de electrones microagrupados para láseres de electrones libres de rayos X compactos con unduladores de gradiente transversal
Autores: Robles, River R.; Rosenzweig, James B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Dando forma a haces de electrones microagrupados para láseres de electrones libres de rayos X compactos con unduladores de gradiente transversal
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión del conocimiento
Palabras clave
Láser
Modulador
Micro-bunching
Haces de electrones
Láseres de electrones libres de rayos X
Undulador de gradiente transversal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La micro-agregación de haces de electrones basada en moduladores láser se ha aplicado a muchos modos de operación novedosos de láseres de electrones libres de rayos X, desde la generación armónica hasta la producción de pulsos de attosegundos. Recientemente, también se identificó como una tecnología clave que permite la producción de un XFEL compacto impulsado por un haz de energía relativamente baja. En los esquemas tradicionales de moduladores láser con haces de baja energía y alta corriente, los efectos colectivos limitan los puntos de trabajo posibles que se pueden emplear, y por lo tanto, es difícil lograr un rendimiento óptimo del XFEL. Proponemos utilizar el acoplamiento longitudinal transversal en un undulador de gradiente transversal (TGU) para dar forma a los haces de electrones micro-agregados con el fin de optimizar su rendimiento en un láser de electrones libres de rayos X compacto. Mostramos que un TGU añadido a una etapa convencional de modulador láser permite mucha más flexibilidad en el diseño, lo que permite generar micro-agregados más largos menos sujetos a efectos de deslizamiento e incluso reducir la emittance de corte de los micro-agregados. Presentamos un análisis teórico de la micro-agregación basada en láser con un TGU añadido, simulaciones de compresión con efectos colectivos en tales sistemas y, finalmente, simulaciones de XFEL que demuestran las ganancias en potencia pico habilitadas por el TGU. Aunque nos centramos en la aplicación a XFEL compactos, lo que proponemos es una manipulación general del espacio de fases que puede encontrar utilidad en otras aplicaciones también.
Descripción
La micro-agregación de haces de electrones basada en moduladores láser se ha aplicado a muchos modos de operación novedosos de láseres de electrones libres de rayos X, desde la generación armónica hasta la producción de pulsos de attosegundos. Recientemente, también se identificó como una tecnología clave que permite la producción de un XFEL compacto impulsado por un haz de energía relativamente baja. En los esquemas tradicionales de moduladores láser con haces de baja energía y alta corriente, los efectos colectivos limitan los puntos de trabajo posibles que se pueden emplear, y por lo tanto, es difícil lograr un rendimiento óptimo del XFEL. Proponemos utilizar el acoplamiento longitudinal transversal en un undulador de gradiente transversal (TGU) para dar forma a los haces de electrones micro-agregados con el fin de optimizar su rendimiento en un láser de electrones libres de rayos X compacto. Mostramos que un TGU añadido a una etapa convencional de modulador láser permite mucha más flexibilidad en el diseño, lo que permite generar micro-agregados más largos menos sujetos a efectos de deslizamiento e incluso reducir la emittance de corte de los micro-agregados. Presentamos un análisis teórico de la micro-agregación basada en láser con un TGU añadido, simulaciones de compresión con efectos colectivos en tales sistemas y, finalmente, simulaciones de XFEL que demuestran las ganancias en potencia pico habilitadas por el TGU. Aunque nos centramos en la aplicación a XFEL compactos, lo que proponemos es una manipulación general del espacio de fases que puede encontrar utilidad en otras aplicaciones también.