DE102016109171B4 - Device for amplifying micro-electron-packet instabilities - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zur Verstärkung von Mikro-Elektronenpaket-Instabilitäten umfassend, entlang einer ersten Richtung (X) angeordnet:eine erste Anordnung von Magneten (10) zur Strahlfokussierung umfassend eine Abfolge von mindestens zwei hintereinander, entlang der ersten Richtung (X) angeordneten Multipolen (12) zweiter oder höherer Ordnung, wobei die Multipole (12) eine alternierende Polarität aufweisen und wobei der Strahlquerschnitt σnach der Strahlfokussierung im Bereichliegt, mit λ = Wellenlänge der Mikro-Elektronenpakete und γ = relativistischer Faktor undmindestens eine zweite Anordnung von Magneten (40) zur Umsetzung der Energiemodulationen in Dichtemodulationen umfassend eine Abfolge von mehreren, entlang der ersten Richtung (X) angeordneten Gruppen (22) von Dipolen (24) mit unterschiedlicher Polarität und einem Multipol (50), mindestens zweiter Ordnung, der den Dipolen vorausgeht und wobei eine eingehende Betafunktion in der zweiten Anordnung mindestens um einen Faktor vier vergrößert wird.A device (1) for amplifying micro-electron-packet instabilities, arranged along a first direction (X): a first arrangement of magnets (10) for beam focusing comprising a sequence of at least two multipoles arranged one behind the other along the first direction (X) Second or higher order (12), wherein the multipoles (12) have an alternating polarity and wherein the beam cross-section σ is within the range after the beam focusing, with λ = wavelength of the micro-electron packets and γ = relativistic factor and at least one second arrangement of magnets (40) for the implementation of energy modulation in density modulation comprising a sequence of a plurality of first polarity (22) groups (22) of different polarity dipoles (24) and a second order multipole (50) preceding the dipoles and wherein one incoming beta function in the second arrangement by at least a factor four is enlarged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung von Mikro-Elektronenpaket Instabilitäten und eine Synchrotronstrahlungsquelle mit einer solchen Vorrichtung.The present invention relates to an apparatus for amplifying microelectron packet instabilities and to a synchrotron radiation source comprising such apparatus.
Stand der TechnikState of the art
Eine Synchrotron-Strahlungsquelle besteht aus einer Hochfrequenz-Elektronenquelle, in welcher voneinander getrennte Elektronenpakete aus sich räumlich und zeitlich gemeinsam bewegenden Elektronen erzeugt werden, einem oder mehreren Hochfrequenz-Hohlraumresonatoren zur Beschleunigung, vorzugsweise durch dazwischenliegende Driftstrecken (feldfreie Strecken) getrennt, in denen die Elektronenpakete kollimiert und auf relativistische Geschwindigkeiten gebracht werden, einem oder mehreren Undulatoren, in welchen die Elektronenpakete auf oszillierende Bahnen transversal zur Ausbreitungsrichtung gezwungen und dabei zur Strahlungsemission angeregt werden.A synchrotron radiation source consists of a high-frequency electron source in which separate electron packets of spatially and temporally co-moving electrons are generated, one or more high-frequency cavity resonators for acceleration, preferably separated by intermediate drift paths (field-free stretches) in which the electron packets collimated and brought to relativistic speeds, one or more undulators, in which the electron packets are forced on oscillating paths transversely to the direction of propagation and thereby excited to emit radiation.
Beschleunigeranlagen wie Freie-Elektronen-Laser (FEL) als SynchrotronStrahlungsquellen erzeugen intensive kohärente elektromagnetische Strahlung mit hoher Brillanz. Die Technik basiert auf der Erzeugung, Beschleunigung und Ablenkung von Elektronenstrahlen, wobei während der Ablenkung eines solchen Elektronenstrahls in einem Undulator die Wechselwirkung zwischen bereits emittiertem Licht und dem Elektronenstrahl zu stimulierter Emission kohärenter Strahlung genutzt wird.Accelerator systems such as free-electron lasers (FELs) as synchrotron radiation sources produce intense coherent electromagnetic radiation with high brilliance. The technique is based on the generation, acceleration and deflection of electron beams, during the deflection of such an electron beam in an undulator the interaction between already emitted light and the electron beam is used to stimulated emission of coherent radiation.
Moderne Freie-Elektronen-Laser basieren auf der gezielten Verstärkung von anfänglichen Dichtefluktuationen innerhalb der von der Hochfrequenz-Elektronenquelle erzeugten Elektronenpakete. Bei diesen sogenannten SASE-FELs, wobei SASE für selbstverstärkende spontane Emission (englisch: self-amplified spontaneous emission) steht, kommt es durch die gegenseitige Wechselwirkung zwischen dem oszillierenden Elektronenpaket und der von dem Elektronenpaket im Undulator erzeugten anfänglich noch spontanen Emission von Lichtstrahlung zu einer longitudinalen Feinstrukturierung der Elektronendichte. Diese Selbstordnung innerhalb des Elektronenpakets erzeugt dünne Elektronenscheiben (sogenannte Mikro-Elektronenpakete, MEP) mit einem gegenseitigen Abstand entsprechend der Wellenlänge der für die Feinstrukturierung verantwortlichen Strahlung. Beim weiteren Durchlauf durch den Undulator emittieren die Mikro-Elektronenpakete Strahlung in einer Wellenlänge, die der Resonanzbedingung des Undulators und somit ihrem Abstand entspricht. Diese kohärente Emission führt zu einer zusätzlichen Verstärkung des insgesamt abgestrahlten elektromagnetischen Felds.Modern free-electron lasers are based on the targeted amplification of initial density fluctuations within the electron bunches generated by the radio frequency electron source. In these so-called SASE-FELs, where SASE stands for self-amplifying spontaneous emission (English: self-amplified spontaneous emission), it comes through the mutual interaction between the oscillating electron packet and the initial still spontaneous emission of light radiation generated by the electron packet in the undulator to one longitudinal fine structuring of the electron density. This self-assembly within the electron packet generates thin electron disks (so-called micro-electron packets, MEP) with a mutual distance corresponding to the wavelength of the responsible for the fine structuring radiation. As it continues to pass through the undulator, the micro-electron packets emit radiation at a wavelength corresponding to the undulator's resonant condition and thus its distance. This coherent emission leads to an additional amplification of the total radiated electromagnetic field.
Eine Änderung der abgestrahlten Wellenlänge wird vorzugsweise über die Energie der Elektronenpakete oder Feldstärke der Undulatoren vorgenommen. Um dabei möglichst kurzwellige elektromagnetische Strahlung bis in den Röntgenbereich zu erzeugen, müssen extrem hohe Ladungsdichten bzw. Spitzenströme innerhalb der Elektronenpakete erzeugt werden. Hierfür werden vor allem sogenannte Elektronenpaketkompressoren, bei denen die Elektronenpakete in magnetischen Schikanen dispersiv abgelenkt werden, eingesetzt.A change in the radiated wavelength is preferably made via the energy of the electron packets or field strength of the undulators. In order to generate the shortest possible electromagnetic radiation into the X-ray range, extremely high charge densities or peak currents must be generated within the electron packets. For this purpose, so-called electron pack compressors, in which the electron packets are deflected dispersively in magnetic baffles, are used in particular.
Die hohe Intensität der FELs basiert auf den hohen Spitzenströmen der Elektronenpakete und ist für viele Anwendungen auch gewünscht. Die hohen Spitzenströme verursachen aber auch eine Verstärkung der destruktiven Raumladungskräfte und nichtlinearer dynamischer Effekte innerhalb eines Elektronenpakets. Dies verursacht wiederum eine Verschlechterung der Strahlqualität, besonders bezüglich Emittanz (Maß für Bündelung und Querschnitt eines Teilchenstrahls) und Energieverteilung. Außerdem wird der FEL anfälliger für statistische und dynamische Fehlerquellen.The high intensity of the FELs is based on the high peak currents of the electron packets and is also desired for many applications. However, the high peak currents also cause an increase in the destructive space charge forces and non-linear dynamic effects within an electron packet. This in turn causes a deterioration of the beam quality, especially with respect to emittance (measure of bundling and cross-section of a particle beam) and energy distribution. In addition, the FEL becomes more susceptible to statistical and dynamic error sources.
In Freie-Elektronen-Laser Anlagen ist die raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpaket-Instabilität (englisch: space-charge driven microbunching instability) bekannt. Diese Instabilität bündelt die Elektronen noch vor dem Eintritt in einen Undulator zu kleinen Grüppchen: zu Mikro-Elektronenpaketen (engl. bunches). Diese Mikro-Elektronenpakete innerhalb eines Elektronenpakets haben ihren Ursprung in den longitudinalen Raumladungskräften, die durch Dichtefluktuationen in dem Elektronenpaket erzeugt werden. Diese Dichtefluktuationen koppeln an die Impedanz des Elektronenpakets, was eine Folge des longitudinalen elektrischen Felds im Elektronenpaket selbst ist. Dieses Feld verursacht eine breitbandige Modulation der Energie in dem Elektronenpaket. Diese Energiemodulation wiederum kann durch die longitudinale Dispersion des Beschleunigers in eine Dichtemodulation umgewandelt werden, wobei einige der ursprünglichen Modulationen verstärkt und andere unterdrückt werden. Dadurch werden insbesondere Dichtefluktuationen bei bestimmten Wellenlängen verstärkt. Die verstärkten Dichtefluktuationen verursachen wiederum stärkere Raumladungskräfte, die noch mehr Energiemodulationen erzeugen und somit auch die Dichtefluktuationen bei diesen bestimmten Wellenlängen weiter verstärken. Dadurch wird die raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpaket-Instabilität hervorgerufen.Free-electron laser systems are known for space-charge-driven microelectron-packet instability (English: space-charge driven microbunching instability). This instability bundles the electrons into small groups even before they enter an undulator: micro-electron bunches. These micro-electron packets within an electron packet originate in the longitudinal space charge forces created by density fluctuations in the electron packet. These density fluctuations combine with the impedance of the electron packet, which is a consequence of the longitudinal electric field in the electron packet itself. This field causes a broadband modulation of the energy in the electron packet. This energy modulation in turn can be converted into density modulation by the longitudinal dispersion of the accelerator, with some of the original modulations amplified and others suppressed. As a result, in particular density fluctuations are intensified at certain wavelengths. The increased density fluctuations, in turn, cause stronger space charge forces that produce even more energy modulations and thus also the density fluctuations in those particular ones Amplify wavelengths further. This causes the space-charge driven microelectron packet instability.
Wie bereits erwähnt, wird die Mikro-Elektronenpaket-Instabilität, auch „Microbunching-Instabilität“ genannt, häufig in Freien-Elektronen-Lasern beobachtet und ist dort unerwünscht, da sie im normalen Betrieb eines Freien-Elektronen-Lasers zu einer deutlichen Verschlechterung der Qualität des abgestrahlten Lichtes sowie zu einer Erniedrigung der erreichbaren Stabilität führt.As already mentioned, the micro-electron instability, also called "microbunching instability", is frequently observed in free-electron lasers and is undesirable there, since in the normal operation of a free-electron laser it leads to a significant deterioration of the quality of the radiated light and a reduction in the achievable stability leads.
Diese Mikro-Elektronenpaket-Instabilität ist in einem vereinfachten Modell zum Beispiel in dem Aufsatz 1 von
In dem Aufsatz 3 von
Ein Verstärker für longitudinale Raumladungen (longitudinal space charge amplifier, LSCA), wie er auch dem aus Aufsatz 3 entspricht, ist auch in dem Aufsatz 4 von
Die Arbeitsweise eines LSCA, wie er in dem Aufsatz 4 offenbart ist, wird in dem Aufsatz 5 von
Über die tatsächliche Anwendung eines LSCA, wie er in den Aufsätzen 3 bis 6 behandelt ist, und zwar am NLCTA („Next Linear Collider Test Accellerator“) des SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory wird im Aufsatz 7 von
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, mit der in einer Beschleunigeranlage die raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpaket-Instabilität im EUV (extreme ultraviolett, siehe oben) Wellenlängenbereich hervorgerufen wird, so dass kohärente intensive Synchrotronstrahlung mit Wellenlängen im EUV Bereich erzeugbar ist.It is an object of the present invention to provide a device with which the space charge driven microelectron packet instability in the EUV (extreme ultraviolet, see above) wavelength range is caused in an accelerator system, so that coherent intense synchrotron radiation with wavelengths in the EUV range can be generated.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Verstärkung von raumladungsgetriebenen Mikro-Elektronenpaket-Instabilitäten vorgeschlagen, welche entlang einer ersten Richtung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als kompakter Fokussierungs- und Pulsformungskanal bezeichnet werden. Die Vorrichtung treibt die sogenannte raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpaket-Instabilität. Mit einem der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgeschalteten Undulator haben die erzeugten Lichtpulse eine sehr hohe spektrale Reinheit und sind Fourier-Transformation-limitiert.The device according to the invention can also be referred to as a compact focusing and pulse shaping channel. The device drives the so-called space charge driven micro-electron-packet instability. With an undulator downstream of the device according to the invention, the generated light pulses have a very high spectral purity and are Fourier transformation limited.
Dies erlaubt es beispielsweise, femtosekundenlange, kohärente EUV Pulse mit Repetitionsraten im mehrere 100 MHz- bis GHz -Bereich in einem nachfolgenden Undulator zu erzeugen. Die Vorrichtung kann auch eine raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpaket-Instabilität im Infrarotbereich verstärken. Außerdem ist die spektrale Reinheit im EUV-Regime für femtosekundenlange Pulse erfindungsgemäß höher als bei Freie-Elektronen-Lasern des Standes der Technik.This makes it possible, for example, to generate femtosecond coherent EUV pulses with repetition rates in the several 100 MHz to GHz range in a subsequent undulator. The device may also enhance space-charge driven micro-electron-beam instability in the infrared region. In addition, the spectral purity in the EUV regime for femtosecond pulses is higher in the present invention than in prior art free electron lasers.
Während die erste Anordnung von Magneten die Elektronenstrahlen transversal fokussiert und so die, durch die dreidimensionalen Raumladungsfelder erzeugte Energiemodulation innerhalb des Elektronenpakets verstärkt, dient die zweite Anordnung von Magneten der Umsetzung der Energiemodulationen in Dichtemodulationen und somit der Erzeugung der Feinstrukturen innerhalb der Elektronenpakete. Die Umsetzung wird durch mehrere Dipole und mindestens einen Multipol, mindestens zweiter Ordnung, der den Dipolen vorausgeht, geleistet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu ausgebildet, die raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpaket-Instabilität in Strahlen mit niedrigen Spitzenströmen zu treiben, wodurch die Anforderungen an die Beschleunigeranlage reduziert werden.While the first array of magnets transversally focuses the electron beams and thus enhances the energy modulation produced by the three-dimensional space charge fields within the electron packet, the second array of magnets serves to translate the energy modulations into density modulations and thus the creation of fine structures within the electron packets. The reaction is accomplished by multiple dipoles and at least one multipole, at least second order, preceding the dipoles. The device according to the invention is designed to drive the space-charge-driven microelectron packet instability in beams with low peak currents, thereby reducing the requirements for the accelerator system.
Die Strahlparameter, die die Beschleunigeranlage liefern muss, damit die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verstärkung von raumladungsgetriebenen Mikro-Elektronenpaket-Instabilitäten im Wellenlängenintervall des EUV funktional ist und mit einem sich möglicherweise anschließenden In-Vakuum-Undulator konstruktiv zusammenwirken kann, sind in Tabelle 1 aufgelistet. Die notwendigen Werte für die Strahlparameter können durch entsprechendes Einstellen der Elektronenquelle sowie der Magnete der Strahlführung und die Beschleunigerkavitäten erzielt werden.
Tabelle 1
Der Ausführung der Vorrichtung liegen die folgenden theoretischen Überlegungen zu Grunde.The embodiment of the device is based on the following theoretical considerations.
Unter der erfindungsgemäßen Betrachtung nicht nur der longitudinalen Dichtefluktuationen sondern auch der transversalen Dichtefluktuationen zeigt sich, dass Mikro-Elektronenpakete mit sehr kurzen Wellenlängen entstehen können. Dies beruht darauf, dass für kurze Wellenlängen der Einfluss der transversalen Dichtefluktuationen zunimmt. Eine Betrachtung nicht nur der longitudinalen Dichtefluktuationen sondern auch der transversalen entspricht einem 3D (dreidimensionalen)-Modell. Für längere Wellenlängen reicht eine Beschreibung mit einem 1D-Model aus, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.The consideration according to the invention not only of the longitudinal density fluctuations but also of the transverse density fluctuations shows that micro-electron packets with very short wavelengths can arise. This is due to the fact that for short wavelengths the influence of transverse density fluctuations increases. A consideration of not only the longitudinal density fluctuations but also the transversal corresponds to a 3D (three-dimensional) model. For longer wavelengths, a description will suffice with a 1D model, as is known in the art.
Die Fourier-Transformation des longitudinalen elektrischen Feldes Ez(x,y,z) im 3D-Modell eines Elektronenpakets mit rundem Querschnitt und N nicht korrelierten Elektronen, gibt Aufschluss über die Wellenlängenabhängige Impedanz, die die Verstärkung der anfänglichen Dichtemodulation verursacht, mit
Die zugehörige Impedanz pro Einheitslänge Z(k) ist dann gegeben durch:
Aus dieser Beziehung folgt, unter Berücksichtigung des 1D- und 3D-Modells, für kleine Wellenlängen (im unteren Bereich des extrem Ultravioletten) und mit der Betrachtung des Mittels des Ensembles
Die Verstärkung der Dichtefluktuation im 1D Modell wie im Aufsatz 5 von
Um die Verstärkung zu erhöhen, muss die exponentielle Funktion in (3) nahezu den Wert 1 annehmen. Dies erfolgt durch die Anpassung der longitudinalen Dispersion in Abhängigkeit vom Wellenlängenbereich der Mikro-Elektronenpakete und der lokalen Energieverbreiterung. Hat die Exponentialfunktion einen Wert nahe 1, dann kann eine Optimierung der Impedanz zu einer weiteren Verstärkung führen. Bei einer gegebenen longitudinalen Dispersion wird entsprechend nur die Impedanz angepasst.In order to increase the gain, the exponential function in (3) must almost be 1. This is done by adjusting the longitudinal dispersion as a function of the wavelength range of the micro-electron packets and the local energy broadening. If the exponential function has a value close to 1 then optimizing the impedance can lead to further amplification. For a given longitudinal dispersion, only the impedance is adjusted accordingly.
Unter Berücksichtigung des 3D-Modells muss der Exponent der Exponentialfunktion in Funktion (3) erweitert werden, um die Effekte, die aus der transversalen Dispersion resultieren, zu berücksichtigen. Kalkuliert man unter diesem Aspekt den Bündelungsfaktor (englisch: bunching factor) für eine bestimmte Wellenzahl k bei kleinen Winkeln (Θx Θy) relativ zur longitudinalen Richtung, erhält man für das Mittel des Ensembles
Die nach (4) erhaltenen Mikro-Elektronenpakete generieren in einem Undulator mit kurzer Periodenlänge eine Leistung gemäß:
Durch die oben stehenden Ausführungen ist gezeigt, dass (im Normalfall) die chromatischen bzw. Aberrations-Effekte in den dispersiven Schikanen die Verstärkung der raumladungsgetriebenen Mikro-Elektronenpaket-Instabilität stark reduzieren, da die Strahldivergenz auf Grund der gezielt minimierten, transversalen Strahlquerschnitte sehr groß ist. Daraus lässt sich folgern, dass die raumladungsgetriebene Mikro-Elektronenpakt-Instabilität nur für längere Wellenlängen oder ausschließlich mit Hilfe sehr hoher Spitzenströme (mehrere 1 kA) bei kürzeren Wellenlängen vorkommen kann.The above statements show that (in the normal case) the chromatic or aberration effects in the dispersive chicanes greatly reduce the amplification of space-charge-driven microelectron-packet instability, since the beam divergence is very large due to the deliberately minimized transverse beam cross-sections , From this it can be concluded that the space-charge-driven microelectron pact instability can only occur for longer wavelengths or only with the help of very high peak currents (several 1 kA) at shorter wavelengths.
Berücksichtigt man hingegen, dass a) die transversalen Strahlquerschnitte in den Schikanen durchaus groß sein dürfen, da die raumladungsgetriebene Energiemodulation zuvor in einer dafür vorgesehen Transportstrecke stattfindet und b) nach dem 3D-Modell die Impedanz für kurze Wellenlängen unabhängig vom Strahlquerschnitt einen konstanten Wert annimmt, wird ein großer Strahlquerschnitt und entsprechend eine kleine Strahldivergenz für die Schikane (in der erfindungsgemäßen Vorrichtung) gewählt und die Magnetstrukturen der Schikane entsprechend ausgelegt. Legt man eine dedizierte 1. Anordnung (Transportstrecke), die für die gegebenen Strahlparameter eine raumladungsgetriebene Energiemodulation zu kurzen Wellenlängen hin begünstigt und eine Schikane entsprechend den oben beschrieben Überlegungen aus, so ist mit moderaten (im Bereich von ca. 100 A bis 1 kA) bis geringen (< 100 A) Spitzenströmen eine signifikante Mikro-Elektronenpakt-Verstärkung für kurze Wellenlängen zu erhalten. Diese signifikante Verstärkung der Mikro-Elektronenpakte kann in einem nachgestalteten Undulator zu einer Erhöhung der emittierten kohärenten Leistung führen. Durch die Ausnutzung des Effekts der raumladungsgetriebenen Mikro-Elektronenpaket-Instabilität, wie oben beschrieben, führen geringe Spitzenströme der Elektronenpakete bei genügend hoher Wiederholrate zu einer großen Synchrotron-Lichtleistung. Die Strahlinstabilitäten aufgrund hoher (> 1 kA) Spitzenströme der Elektronenpakete werden vermieden, wodurch eine erhöhte Stabilität gewährleistet wird.If, on the other hand, one considers that a) the transverse beam cross sections in the baffles may be quite large, since the space charge driven energy modulation takes place beforehand in a dedicated transport path and b) according to the 3D model, the impedance for short wavelengths assumes a constant value irrespective of the beam cross section, a large beam cross section and correspondingly a small beam divergence for the chicane (in the device according to the invention) is selected and the magnetic structures of the chicane are designed accordingly. If one dedicates a dedicated first arrangement (transport path), which favors a space-charge-driven energy modulation to short wavelengths for the given beam parameters and a chicane according to the considerations described above, then moderate (in the range of approximately 100 A to 1 kA) to obtain significant short-wavelength micro-pact amplification to low (<100 A) peak currents. This significant amplification of the micro-electron pacts can result in an increase in the emitted coherent power in a modeled undulator. By exploiting the effect of space-charge driven micro-electron-packet instability, as described above, low peak currents of the electron packets at sufficiently high repetition rates result in a large synchrotron light output. The beam instabilities due to high (> 1 kA) peak currents of the electron packets are avoided, which ensures increased stability.
In der vorgeschlagenen Vorrichtung findet die Energiemodulation während des Transports durch die erste Anordnung, die aus fokussierenden und defokussierenden Multipolen besteht, statt. Diese Modulation lässt sich durch das 3D-Modell beschreiben. Die im Bereich des 3D-Modells erforderliche Bedingung an die Strahlquerschnitte für Zielwellenlängen im Bereich von 1 µm bis 1 nm, bei Elektronenstrahlenergien von 40 MeV bis 1 GeV, ist folgende:
Für
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner zwei zweite Anordnungen, die auf die erste Anordnung folgen. Insbesondere sind mehrere (>2) zweite Anordnungen hintereinander angeordnet. Hierdurch wird die dispersive Strahlstrecke (die Strecke der zweiten Anordnungen bzw. der Schikanen) verlängert (in L) was zu einer höheren Verstärkung führt.Preferably, the device further comprises two second arrangements following the first arrangement. In particular, a plurality of (> 2) second arrangements are arranged one behind the other. As a result, the dispersive beam path (the distance of the second arrangements or baffles) is extended (in L), which leads to a higher gain.
Durch die Aufteilung der Pulsformung auf mehrere Dipolanordnungen wird der Pulsformungseffekt für den Strahl weiter verbessert.By dividing the pulse shaping into several dipole arrangements, the pulse shaping effect for the beam is further improved.
In einem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich zwei entlang der ersten Richtung X aufeinanderfolgende zweite Anordnungen von Magneten dadurch, dass die Polaritäten der sich entsprechenden Gruppen von Dipolen entlang der ersten Richtung X komplementär zueinander sind. Dies führt zu einer effizienten Pulsformung.In one embodiment, two consecutive second arrays of magnets along the first direction X differ in that the polarities of the respective groups of dipoles along the first direction X are complementary to one another. This leads to efficient pulse shaping.
Ferner können sich zwei entlang der ersten Richtung X aufeinanderfolgende magnetische Multipole zweiter oder höherer Ordnung dadurch unterscheiden, dass ein Multipol fokussierend und der andere defokussierend ausgebildet ist. Dies verbessert die Strahlfokussierung.Furthermore, two consecutive second or higher order magnetic multiples along the first direction X may differ in that one multipole is focusing and the other is defocussing. This improves beam focusing.
Ferner kann die Vorrichtung eine abschließende erste Anordnung von Magneten, umfassend Multipole zweiter oder höherer Ordnung, zur Strahlfokussierung umfassen.Further, the apparatus may comprise a final first array of magnets comprising second or higher order multipoles for beam focusing.
Insbesondere ist die Vorrichtung aus einer Serie (Kaskade) von mindestens zwei Abfolgen gebildet, wobei jede Abfolge aus einer ersten Anordnung besteht, auf die zweite Anordnungen folgen. Die Serie, und damit auch die Vorrichtung, wird dabei von einer ersten Anordnung abgeschlossen.In particular, the device is formed from a series (cascade) of at least two sequences, each sequence consisting of a first arrangement followed by second arrangements. The series, and thus also the device, is thereby completed by a first arrangement.
Die erfindungsgemäß verwendeten Multipole sind bevorzugt ringförmig mit einer Öffnung zur Strahlführung ausgebildet. Die Multipole sind besonders bevorzugt Quadrupole, die aus Permanentmagneten gebildet sind. The multipoles used in accordance with the invention are preferably designed in the form of a ring with an opening for guiding the beam. The multipoles are more preferably quadrupoles formed from permanent magnets.
Die zweiten Anordnungen von Magneten können C-Schikanen oder Zick-Zack-Schikanen sein, die kombiniert sind mit Multipolen mindestens zweiter Ordnung, welche bevorzugt Quadrupole sind.The second arrays of magnets may be C-baffles or zig-zag baffles combined with at least second-order multipoles, which are preferably quadrupoles.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Multipole in einer ersten Anordnung von Magneten äquidistant angeordnet.In one embodiment, the multipoles are arranged equidistantly in a first arrangement of magnets.
Auch die Gruppen von Dipolen in den zweiten Anordnungen von Magneten können äquidistant zueinander angeordnet sein.The groups of dipoles in the second arrangements of magnets can also be arranged equidistant from one another.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Synchrotronstrahlungsquelle vorgesehen, bestehend aus einer Elektronenstrahlquelle, einer Vorrichtung zur Verstärkung von Mikro-Elektronenpaket-Instabilitäten gemäß der Erfindung, und einem Undulator.According to the invention, a synchrotron radiation source is further provided, consisting of an electron beam source, a device for amplification of micro-electron-packet instabilities according to the invention, and an undulator.
In der vorliegenden Erfindung werden Mikro-Elektronenpaket-Instabilitäten verstärkt. Der Vorteil der Erfindung ist, dass der genutzte Verstärkungsmechanismus wesentlich robuster arbeitet als in herkömmlichen Freie-Elektronen-Lasern und auch bei niedrigen Strahlströmen und -energien intensive Synchrotronstrahlung mit kurzen (EUV) Wellenlängen generierbar ist.In the present invention, micro-electron-packet instabilities are enhanced. The advantage of the invention is that the used amplification mechanism works much more robustly than in conventional free-electron lasers and even at low beam currents and energies intensive synchrotron radiation with short (EUV) wavelengths can be generated.
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 die StrukturA aus zwei Quadrupolmagneten der1 , -
3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
4 Quadrupolgradienten in einem dritten Ausführungsbeispiel, -
5 Quadrupolgradienten in einem vierten Ausführungsbeispiel, -
6 Quadrupolgradienten in einem fünften Ausführungsbeispiel, -
7 Verlauf der Betafunktion für das zweite Ausführungsbeispiel, -
8 Verlauf der Strahlquerschnitte für das zweite Ausführungsbeispiel und -
9 eine erfindungsgemäße Synchrotronstrahlungsquelle.
-
1 a device according to the invention in a first embodiment, -
2 the structureA from two quadrupole magnets of the1 . -
3 a device according to the invention in a second embodiment, -
4 Quadrupole gradients in a third embodiment, -
5 Quadrupole gradients in a fourth embodiment, -
6 Quadrupole gradients in a fifth embodiment, -
7 Course of the beta function for the second embodiment, -
8th Course of the beam cross sections for the second embodiment and -
9 a synchrotron radiation source according to the invention.
Elektronen werden in Beschleunigeranlagen mit Hilfe von Führungsmagneten abgelenkt und fokussiert.
Diese mindesten zwei Multipole
Bevorzugt sind die Quadrupole
An die erste Anordnung von Magneten
Die Dipollängen können zwischen 0,01 m und 0,05 m liegen. Die Dipolfelder können zwischen 0,1 und 1 T liegen, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,7 T.The dipole lengths can be between 0.01 m and 0.05 m. The dipole fields can be between 0.1 and 1 T, preferably between 0.4 and 0.7 T.
Die Gesamtlänge der Vorrichtung kann zwischen 1 m und 20 m variieren, bevorzugt zwischen 5 und 15 m.The total length of the device may vary between 1 m and 20 m, preferably between 5 and 15 m.
Allgemein besteht ein Fokussierungskanal
Die Anzahl, Dimensionen und Feldstärke der Quadrupolmagnete
In den ersten Anordnungen von Magneten
Die Struktur der Vorrichtung kann abgewandelt werden, um entweder das Microbunching für Strahlen mit verschiedenen Strahlparametern in demselben Wellenlängenbereich zu verstärken oder um das Microbunching in anderen Wellenlängenbereichen mit denselben Strahlparametern zu verstärken. Die Stärke der Dipol- und Quadrupolmagnete kann zum Beispiel geändert werden, um das Microbunching in demselben Wellenlängenbereich für Strahlen mit verschiedenen Energien zu verstärken. Es können auch die Anzahl, die Längen der Dipol- und Quadrupolmagnete, deren Feldstärke und Abstände geändert werden, um das Microbunching in demselben Wellenlängenbereich zu verstärken. Beispiele für Anpassungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in den folgenden Figuren gezeigt.The structure of the device may be modified to either enhance microbunching for beams with different beam parameters in the same wavelength range or to enhance microbunching in other wavelength ranges with the same beam parameters. For example, the strength of the dipole and quadrupole magnets can be changed to enhance microbunching in the same wavelength range for beams of different energies. It is also possible to change the number, lengths of dipole and quadrupole magnets, their field strength and spacings to enhance microbunching in the same wavelength range. Examples of adaptations of the device according to the invention are shown in the following figures.
Eine Darstellung des Verlaufs der Betafunktion und der Strahlquerschnitte entlang Z (Gesamtlänge der Vorrichtung), die dem 2., 3. und 5. Ausführungsbeispiel entsprechen und dem 4. der Größe und dem Verlauf nach (andere Gesamtlänge) sind in
Zusammenfassend dient die erfindungsgemäße Vorrichtung einer gezielten Verstärkung von Mikro-Elektronenpaket-Instabilitäten zwecks Erzeugung kohärenter Synchrotronstrahlung in einem nachfolgenden kurzen Undulator. Durch die kompakte Bauform dieser Vorrichtung können die hohen Anforderungen an die Elektronenstrahlqualität zur Erzeugung von kohärenter Synchrotronstrahlung, wobei die Wellenlängen der erzeugten Strahlung insbesondere im Wellenlängenbereich beginnend mit dem infraroten Wellenlängenbereich über den Bereich des EUV (extrem ultravioletten) des Spektrums bis zum Spektrum der weichen Röntgenstrahlung (XUV) liegen, erheblich reduziert werden.In summary, the device according to the invention serves to selectively amplify micro-electron-packet instabilities in order to generate coherent synchrotron radiation in a subsequent short undulator. Due to the compact design of this device, the high demands on the electron beam quality for generating coherent synchrotron radiation, the wavelengths of the generated radiation, especially in the wavelength range starting with the infrared wavelength range over the range of EUV (extreme ultraviolet) of the spectrum to the spectrum of soft X-rays (XUV) are significantly reduced.
Erfindungsgemäß werden also Abschnitte mit kurzen und extrem starken Multipolen, bevorzugt Permanent-Quadrupolmagneten, welche bevorzugt in einer dichten, sogenannten FODO-Struktur mit kurzen Dipolmagneten als magnetische Schikanen angeordnet. Die Vorrichtung ist somit ein kompakter Fokussierungs- und Pulsformungskanal.Thus, according to the invention, sections with short and extremely strong multipoles, preferably permanent quadrupole magnets, which are preferably arranged in a dense, so-called FODO structure with short dipole magnets as magnetic chicanes. The device is thus a compact focusing and pulse shaping channel.
Die erwünschten hohen mittleren Synchrotronstrahlleistungen werden durch die hohen Wiederholraten erzeugt. Dieses ermöglicht den Einsatz sehr kleiner Elektronenpaketladungen im Bereich 1 bis 20 pC, was seinerseits zu einem stabileren Betrieb der Beschleunigeranlage führt. Die durchschnittliche (rms) Länge der Elektronenpakete liegt in einem Bereich von 1 bis 10 µm (was 3 bis 30 fs entspricht). Dabei können transversale Strahlgrößen zwischen 5 und 200 µm erreicht werden. Durch die Einstellung der Parameter auf diese Werte werden zusätzlich auch die destruktiven Effekte durch kohärente Synchrotronstrahlung in den Schikanen reduziert.The desired high mean synchrotron beam powers are produced by the high repetition rates. This allows the use of very small electron-packet charges in the
Der Strahlquerschnitt wirkt sich direkt bei der Verstärkung von Instabilitäten innerhalb eines Elektronenpaketes aus und ist möglichst klein zu halten. Genügend kleine Strahlquerschnitte werden durch die im Fokussierungskanal eingesetzten, in einer kompakten FODO-Struktur angeordneten, fokussierenden und defokussierenden Komponenten realisiert.The beam cross section has a direct effect on the amplification of instabilities within an electron packet and should be kept as small as possible. Sufficiently small beam cross sections are realized by the focusing and defocusing components used in the focusing channel and arranged in a compact FODO structure.
Die Vorrichtung zur Verstärkung von Instabilitäten innerhalb eines Elektronenpaketes wird damit aus der Kombination von magnetischen Fokussierungs- und Ablenkmagneten gebildet. Als Fokussierungselemente zur Aufrechterhaltung oder Einstellung des Strahlquerschnitts können standardgemäße Quadrupole eingesetzt werden. Die Ablenkmagnete dienen zur Einstellung der longitudinalen Dispersion. Es können standardgemäße Dipole, die zum Beispiel als C-förmige Schikanen angeordnet sind, eingesetzt werden. Die benötigte Länge der Strecke zur Verstärkung von Instabilitäten innerhalb eines Elektronenpakets ist abhängig von den vorliegenden Strahlparametern und wird daran angepasst.The device for amplifying instabilities within an electron packet is thus formed from the combination of magnetic focusing and deflection magnets. As a focusing elements for maintaining or adjusting the beam cross-section standard quadrupoles can be used. The deflection magnets are used to adjust the longitudinal dispersion. It is possible to use standard dipoles, which are arranged, for example, as C-shaped baffles. The required length of the path for amplifying instabilities within an electron packet is dependent on the present beam parameters and is adapted thereto.
Die Verstärkung der Instabilitäten innerhalb eines Elektronenpaketes erfolgt aus einer Dichtefluktuation des Elektronenstrahls und weist daher eine statistische Charakteristik mit hohen Fluktuationswerten im Bündelungsfaktor auf. In einem Fokussierungskanal sind die wesentlichen Parameter zur Einstellung des Bündelungsfaktors die Energie des Elektronenstrahls und die Ladung der Elektronenpakete.The amplification of the instabilities within an electron packet occurs from a density fluctuation of the electron beam and therefore has a statistical characteristic with high fluctuation values in the bundling factor. In a focusing channel, the essential parameters for adjusting the convergence factor are the energy of the electron beam and the charge of the electron packets.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Synchrotronstrahlungsquellen
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtung zur Verstärkung von Mikro-Elektronenpaket-InstabilitätenDevice for amplifying micro-electron-packet instabilities
- 1010
- Erste Anordnung von MagnetenFirst arrangement of magnets
- 1212
- Multipol mindestens zweiter OrdnungMultipole at least second order
- 1414
- Erste Gruppen von PolenFirst groups of Poland
- 1616
- Zweite Gruppe von PolenSecond group of Poles
- 2020
- Anordnung von Dipolen (Schikanen)Arrangement of dipoles (baffles)
- 2222
- Gruppen von DipolenGroups of dipoles
- 2424
- Dipoldipole
- 2626
- Erster Pol (z.B. Südpol)First Pole (e.g., South Pole)
- 2828
- Zweiter Pol (z.B. Nordpol)Second pole (e.g., North Pole)
- 3030
- Elektronenkanalelectron channel
- 4040
- Zweite Anordnung von MagnetenSecond arrangement of magnets
- 5050
- Multipol mindestens zweiter Ordnung (insbesondere Quadrupol)At least second order multipole (in particular quadrupole)
- 100100
- Synchrotronstrahlungsquellesynchrotron Radiation
- 110110
- Anlage zur Erzeugung relativistischer ElektronenstrahlenPlant for the production of relativistic electron beams
- 120120
- Undulatorundulator
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Non-Patent Citations (18)
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A. Halavanau und E. Piot (Simulation of a cascade longitudinal space charge amplifier for coherent radiation generation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol 819, 2016, S. 144-153) |
A. Marinelli et al. (Generation of coherent broadband photon pulses with a cascaded longitudinal spacecharger amplifier, Physical Review Letters, Vol. 110, 2013, S. 264802-1 - 5) |
D. Ratner et al. (Three Dimensional Analysis of Longitudinal Space Charge Microbunching Starting From Shot Noise, TUPPH041 Proceedings of FEL08, Gyeongju, Korea, 2008, S. 338-341) |
DOHLUS, M. ; SCHNEIDMILLER, E. A. ; YURKOV, M. V.: Generation of attosecond soft x-ray pulses in a longitudinal space charge amplifier. In: Physical Review Special Topics – Accelerators and Beams, Vol. 14, 2011, Article-No. 090702 (10 S.). - ISSN 1098-4402, * |
E. L. Saldin et al. (Longitudinal space chargedriven microbunching instability in the TESLA Test Facility linac; Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 528, 2004, 355-359) |
E. Piot (Simulation of cascaded longitudinal-space-charge amplifier at the fermilab accelerator science & technology (fast) facility, Proceedings of FEL 2015, 37th International Free Electron Laser Conference, 23-28 August 2015, Daejeon, Korea, S. 707-710) |
E.A. Schneidmiller und M.V. Yurkov (Using the longitudinal space charge instability for generation of vacuum ultraviolet and x-ray radiation, Physical Review Special Topics - Accellerators and Beams Vol 13, 2010, S. 110701-1 - 110701-9) |
HALAVANAU, A. ; PIOT, P.: Simulation of a cascaded longitudinal space charger amplifier for coherent radiation generation. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol. 819, 2016, S. 144-153. - ISSN 0168-9002, * |
HALAVANAU, A. ; PIOT, P.: Simulation of cascaded longitudinal-space-charge amplifier at the fermilab accelerator science & technology (fast) facility. In: Proceedings of FEL 2015, 37th International Free Electron Laser Conference, 23-28 August 2015, Daejeon, Korea, S. 707-710. - ISBN 978-3-95450-134-2 * |
HEIFETS, S. ; STUPAKOV, G ; KRINSKY, S.: Coherent synchrotron radiation instability in a bunch compressor. In: Physical review special topics - Accelerators and beams. Vol. 5, 2002, S.064401-1-10 * |
Huang et al. (Microbunching Instability due to Bunch Compression, SLAC-PUB-11597, December 2005) |
HUANG, Zhirong ; WU, Juhao ; SHAFTAN, Timur: Microbunching Instability due to Bunch Compression. In: ICFA Beam Dynamics Newsletter, December, 2005 * |
M. Dohlus et al. (Generation of attosecond soft x-ray pulses in a longitudinal space charge amplifier, Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams, Vol. 14, 2011, S. 090702-1 – 10) |
MARINELLI, A. [et al.]: Generation of coherent broadband photon pulses with a cascaded longitudinal space-charger amplifier. In: Physical Review Letters, Vol. 110, 2013, Article-No. 264802 (5 S.). - ISSN 0031-9007 * |
RATNER, D. ; CHAO, A ; HUANG, Z.: Three-dimensional Analysis of longitudinal Space Charge Microbunching starting from Shot Noise. TUPPH041 In: Proceedings of FEL08, Gyeongju, Korea, 2008, S. 338-341 * |
S. Heifets et al. (Coherent synchrotron radiation instability in a bunch compressor, Physical Review Special Topics - Accelerator and Beams, vol. 5, 2002, S. 064401-1 - 10) |
SALDIN, E.L. ; SCHNEIDMILLER, E.A. ; YURKOV M.V.: Longitudinal space charge-driven microbunching instability in the TESLA Test Facility linac. In: Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A 528, 2004, S. 355-359 * |
SCHNEIDMILLER E.A. ; YURKOV M.V.: Using the longitudinal space charge instability for generation of vacuum ultraviolet and x-ray radiation. In: Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams. 2010, Vol. 13, S.110701-1-9 * |
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