XFEL 波荡器的纵向阻抗与尾场：对电流增强型 SASE 方案的影响

本文推导了具有任意波荡器参数的波荡器装置的纵向阻抗和尾场函数，并考虑了电子束的有限横向尺寸。早期的研究考虑的是电子的线密度分布。我们关注长波长渐近线（相对于共振波长）、电子束距波荡器入口的距离远大于超越长度、以及真空室尺寸远大于场的典型横向尺寸的情况。这些限制定义了实际应用中感兴趣的参数区域。我们计算了阻抗和尾场函数的闭合表达式，该表达式可在最一般情况下进行数值评估。此类表达式使我们能够推导出高斯横向和纵向束团形状的解析解。最后，我们研究了最近为 LCLS 提出的电流增强型 SASE 方案 (ESASE) 的可行性，该方案完全符合我们的近似条件。本文给出的数值估计表明，阻抗引起的能量展宽足以严重降低自由电子激光 (FEL) 的性能。我们的结论与文献中的结果形成对比，后者在给出 LCLS 情况的尾场计算时假设为自由空间，仿佛波荡器的存在可以忽略不计。