基于超高场低温射频光阴极源的下一代高亮度电子束
加速器物理
2019-01-01 v4
摘要
近期对低温下工作的射频（RF）铜腔性能的研究表明，可实现的最大表面电场急剧增加。我们提议利用这一进展实现新一代低温工作的光注入器，其通过增强光阴极处的发射场，可显著提高五维电子束亮度。我们通过研究一个在250 MV/m峰值电场下工作的S波段光注入器，对该系统的束流动力学进行了详细研究，该注入器在电荷量（100-200 pC）下达到40 nm-rad量级的归一化发射度，适用于基于LCLS的硬X射线自由电子激光（XFEL）场景。在这种情况下，我们通过端到端模拟表明，该源的特性可带来XFEL的高效运行，并允许光子能量范围扩展一个数量级，达到80 keV以上。此类XFEL所需的亮度是通过低源发射度与压缩后的高电流相结合实现的。在所分析的XFEL示例中，最终压缩期间的发射度使用微聚束技术得以保持。还回顾了在pC电荷下获得的极低发射度场景，其适用于显著扩展超快电子衍射和显微实验的时间分辨率极限。尽管低温光注入器中亮度的增加主要是由于通过场增强提高发射电流密度，但也分析了低温运行下降低本征阴极发射度可能带来的进一步性能提升。讨论了实验实现中的问题，包括用于降低低温热耗散的腔体优化、外部耦合和低温冷却系统。
引用
@article{arxiv.1603.01657,
title = {Next Generation High Brightness Electron Beams From Ultra-High Field Cryogenic Radiofrequency Photocathode Sources},
author = {J. B. Rosenzweig and A. Cahill and V. Dolgashev and C. Emma and A. Fukusawa and R. Li and C. Limborg and J. Maxson and P. Musumeci and A. Nause and R. Pakter and R. Pompili and R. Roussel and B. Spataro and S. Tantawi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.01657},
year = {2019}
}
备注
34 pages, 17 figures, 127 references. submitted to Physical Review Accelerators and Beams