MHz高重复率软X射线自由电子激光器的紧凑型加速器
加速器物理
2026-03-20 v4 光学
摘要
高亮度X射线自由电子激光器（FEL）产生的脉冲在attosecond到femtosecond尺度上具有空间和时间上的相干性，为生物学、化学、物理和材料科学等领域的发现提供了变革性工具。本文提出一种紧凑型加速器，实现小于100米占地的MHz重复率1 nm软X射线FEL。此类FEL适合在空间受限的科研机构内安装。该加速器利用多回路 recirculating 线性加速器，集成最先进的超导加速技术与最近在diffraction-limited storage rings中取得的进展。我们提出概念布局并分析紧凑型加速器的两个最具挑战性因素：不可协同和协同辐射。我们系统研究了不同多曲弯 achromat 网格和电子束峰值电流下的这两种效应。对于在最终压缩前峰值电流为60安培、使用11个曲弯磁铁的情况，90度弧后横向辐射增长可保持在10%以下，表明这些效应对实现高质量电子束并非限制因素。这种紧凑型X射线FEL设施将显著降低建造和运行成本，大幅扩大这些强大研究工具的可及性。此外，此概念为通过纳入高加速电场结构进一步加速部分MHz电子束，提供了生成硬X射线辐射的潜在升级路径。
引用
@article{arxiv.2603.00294,
title = {A compact accelerator for MHz high repetition rate soft x-ray free electron laser},
author = {Ji Qiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.00294},
year = {2026}
}