基于束流操控的超快双色X射线自由电子激光研究

发布时间：2021-04-06 06:51

　　光源是人类认识未知世界不可或缺的工具,基于高品质相对论性电子束流的自由电子激光（Free-Electron Laser,FEL）是当前国际公认的第四代先进光源。相比于第三代同步辐射光源,FEL具有超高亮度、超短脉冲、空间全相干等优异特性,为研究物理、化学、材料、生物等学科的前沿问题提供了强有力的工具,并在相关领域开辟了全新的研究方向。FEL的可变波长覆盖了从太赫兹到X射线等广阔的光谱范围,其在各个波段的研究和应用都在蓬勃发展,目前FEL的主要发展方向有短波长、全相干、高亮度、高重复频率、脉冲特性可控等,其中超快双色X射线自由电子激光由于其独特的性质和广泛的应用前景而备受瞩目,先进的短波长X射线自由电子激光可以用来研究原子内壳层的电子跃迁,亚飞秒级别的超短脉冲自由电子激光可以研究物质中的超快变化过程,中心波长和脉冲延迟可调的双色自由电子激光可以用来做泵浦-探测实验。目前世界范围内大部分FEL装置的运行模式都是自放大自发辐射（SASE）,SASE-FEL的运行非常成功,它可以提供几十GW峰值功率、几个fs脉冲持续时间的硬X射线自由电子激光辐射,但是,由于SASE的初始信号起源于电子束流的散... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 自由电子激光的发展历史及现状
    1.2 自由电子激光的主要运行机制
        1.2.1 低增益自由电子激光
        1.2.2 高增益自由电子激光
    1.3 自由电子激光的特点、应用与发展前景
    1.4 本论文的研究内容与创新点
第2章 自由电子激光基本理论与束流操控基本方法
    2.1 初步概念
        2.1.1 电子束流
        2.1.2 直线加速器
    2.2 自由电子激光基本理论
        2.2.1 电子在波荡器中的运动
        2.2.2 低增益自由电子激光
        2.2.3 高增益自由电子激光
        2.2.4 自由电子激光主要运行模式
    2.3 激光束流操控的基本原理和方法
    2.4 自由电子激光数值模拟方法
    2.5 本章小结
第3章 基于束流操控的PEHG-FEL研究
    3.1 横向梯度波荡器简介
    3.2 相位汇聚增强型自由电子激光理论研究
    3.3 基于SXFEL的PEHG-FEL实验设计
    3.4 本章小结
第4章 基于束流操控的超快、双色、锁模FEL研究
    4.1 基于束流操控的超快自由电子激光研究
        4.1.1 超快X射线自由电子激光的意义
        4.1.2 基于角色散增强SASE产生超快XFEL的新方案
        4.1.3 新方案的参数优化、束流模拟和FEL辐射研究
    4.2 基于束流操控的双色、锁模自由电子激光研究
        4.2.1 基于束流操控的SXFEL双色自由电子激光研究
        4.2.2 基于束流操控的多色锁模FEL研究
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]SXFEL基于单级EEHG产生窄带宽软X射线自由电子激光（英文）[J]. 冯超,黄大章,邓海啸,陈建辉,向导,刘波,王东,赵振堂.  Science Bulletin. 2016(15)
[2]Three-dimensional numerical investigations of the laser-beam interactions in an undulator[J]. 邓海啸,林唐宇,颜俊,王东,戴志敏.  中国物理C. 2011(03)

博士论文
[1]高增益自由电子激光微束团的产生与应用研究[D]. 王震.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016



本文编号：3120984