面束散射、踢臂耦合与垂向色散的自洽处理：第四代光源中的横向电子束分析

第四代光源所提供的 X 射线亮度强烈取决于电子束电流和横向发散度。提高亮度、降低发散度的努力越来越受到面束散射的限制，尤其是在低至中等能量下，由于低发散度组合高电流导致相空间密度极大。通过踢臂耦合增加垂向发散度是缓解面束散射常用手段，通过降低相空间密度实现此目标。然而，由于耦合导致的阻尼分配数 redistribution、垂向色散的存在，以及这些因素对 synchrotron 辐射与面束散射之间平衡的影响，往往被忽略。本文发展了基于常微分方程的自洽框架，以描述在 synchrotron 辐射、量子激发、踢臂耦合、垂向色散和面束散射共存条件下，三维束发散度的稳态及时间演化；允许使用真实的阻尼分配数。该模型一致地考虑了踢臂耦合引起的 synchrotron 辐射衰减速率和面束散射增长速率的修改。应用于 BESSY III 晶体管阵列，显示出阻尼分配的重新分配和光学修改对平衡发散度具有显著影响。比较垂向发散度通过横向反馈产生的激发、踢臂耦合和垂向色散的生成，突显了水平发散度降低与操作约束之间的权衡。