JP7421564B2 - 荷電粒子パルスを光パルスと同期させる方法および装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2019年2月22日に出願された米国仮出願第62/809,350号の利益および優先権を主張するものであり、この仮出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、電子ビーム154に既知の遅延を適用して、電子ビームにさらなる(既知の)遅延(例えば、500fs)を導入する。概して、この既知の遅延は、電子ビームに電子的に加えるか、または、レーザからの光パルスを遅延させるために光学的に(例えば、可変遅延ステージを通じて光パルスを送ることによって)加えるかすることができる。
図2Cには、システムパラメータをいかに使用して、電子ビームのパルスとパルス状光ビームとの間のタイミング同期を得るかを示す。例示を容易にするために、寸法はy方向に沿って大幅に誇張されている。
に等しいとおくと
Claims (36)
- 第1の光ビームを指向させて第1の領域の第1の場所で荷電粒子ビームと交差させ、第1のX線ビームを生成することと;
前記第1のX線ビームの少なくとも一部分が衝突する、検出器上の位置を検出することと;
前記位置に基づいて、前記第1の光ビームを基準にした前記荷電粒子ビームのタイミング同期を決定することと、
を含む方法。 - 前記第1の光ビームが前記荷電粒子ビームと交差する前に、第2の光ビームを指向させて前記荷電粒子ビームと交差させ、第2のX線ビームを生成することと;
前記第2のX線ビームを実験用エンドステーションに指向させることと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の光ビームと前記第2の光ビームが共通光源から誘導される、請求項2に記載の方法。
- 前記共通光源から第3の光ビームを前記実験用エンドステーションに指向させることをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 前記荷電粒子ビームが、前記第1の領域における磁場によって生じる湾曲した軌跡に沿って進行する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記タイミング同期が、前記湾曲した軌跡に沿った位置の関数であり、この位置が、前記第1の光ビームが前記荷電粒子ビームと交差する位置である、請求項5に記載の方法。
- 前記検出器上の位置が、前記湾曲した軌跡に沿った位置によって決定され、この位置が、前記第1の光ビームが前記荷電粒子ビームと交差する位置である、請求項6に記載の方法。
- 前記磁場の大きさを選択することで、前記荷電粒子ビーム中の中心エネルギーを有する荷電粒子が、選択された経路に沿って進行するようにすることを含む、請求項5から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記共通光源からのエネルギーの大きい方の部分が、前記第1の光ビームではなく前記第2の光ビームにある、請求項3に記載の方法。
- 第1のX線パルスが衝突する前記検出器上の第1の位置を記録することであって、前記第1のX線パルスを、前記荷電粒子ビームの第1のパルスと前記第1の光ビームの第1のパルスとを用いて発生させることと;
第2のX線パルスが衝突する前記検出器上の第2の位置を記録することであって、前記第2のX線パルスを、前記荷電粒子ビームの第2のパルスと前記第1の光ビームの第2のパルスとを用いて発生させることと;
前記第1の位置と前記第2の位置との間の距離を、前記第1の光ビームのそれぞれのパルスを基準にした、前記荷電粒子ビームのそれぞれのパルスのそれぞれの到達時間どうしの間の時間遅延に変換することと、
を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記距離を前記時間遅延に変換することが、前記第1の場所と前記検出器との間の距離に基づく、請求項10に記載の方法。
- 前記第1のX線ビームが逆コンプトン散乱(ICS)を通じて生成される、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パルス状荷電粒子ビームが相対論的ビームである、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の光ビームがパルス状レーザ・ビームである、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記荷電粒子ビームが電子ビームを含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電子ビームが電子のパルスを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の光ビームが光のパルスを含み、前記光のパルスの繰り返し率が前記電子のパルスの繰り返し率に等しい、請求項16に記載の方法。
- 前記繰り返し率が1kHzである、請求項17に記載の方法。
- 荷電粒子ビームによって生成されたX線パルスが検出器に衝突する位置を測定するように構成される検出器と;
前記X線ビームが前記検出器に衝突する位置の画像を生成するように構成されるカメラと;
1つまたは複数のプロセッサと、前記検出器上の位置を、前記荷電粒子ビームと前記光ビームとの間のタイミング同期の測定結果に変換する命令を記憶するメモリとを含む計算機システムと、
を含む時間同期装置。 - 前記X線パルスが、前記荷電粒子ビームを、光源からの前記光ビームと衝突させることによって生成される、請求項19に記載の時間同期装置。
- 前記荷電粒子ビームが、磁場を有する領域内で前記光ビームと衝突する、請求項20に記載の時間同期装置。
- 前記磁場が、湾曲した軌跡上を前記荷電粒子ビームに進行させるように構成される、請求項21に記載の時間同期装置。
- 前記検出器が、真空に保たれる筐体内に置かれるように構成される、請求項19から22のいずれか一項に記載の時間同期装置。
- 前記カメラが、前記筐体の外側に置かれるように構成される、請求項23に記載の時間同期装置。
- 前記検出器がシンチレータを含み、前記シンチレータが、前記X線パルスによって励起される場合にルミネッセンスを放射するように構成される、請求項19から24のいずれか一項に記載の時間同期装置。
- 前記シンチレータが、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)スクリーンを含む、請求項25に記載の時間同期装置。
- 前記荷電粒子ビームが加速器によって生成される、請求項19から26のいずれか一項に記載の時間同期装置。
- 前記荷電粒子ビームが相対論的ビームである、請求項19から27のいずれか一項に記載の時間同期装置。
- 前記光ビームがパルス状レーザ・ビームを含む、請求項19から28のいずれか一項に記載の時間同期装置。
- 前記荷電粒子ビームが電子ビームを含む、請求項19から29のいずれか一項に記載の時間同期装置。
- 前記電子ビームが電子のパルスを含む、請求項30に記載の時間同期装置。
- 前記光ビームが、光のパルスを含み、前記光のパルスの繰り返し率が、前記電子のパルスの繰り返し率と等しい、請求項31に記載の時間同期装置。
- 前記繰り返し率が1kHzである、請求項32に記載の時間同期装置。
- 電子パルスと光パルスとの間のタイミング同期を決定することと;
第1の場所で前記光パルスと前記電子パルスを衝突さることによりX線パルスを生成することと;
前記X線パルスが衝突する検出器上の位置を測定することと;
前記位置、および前記検出器と前記第1の場所との間の距離に基づいて、前記タイミング同期を計算することと、
を含む方法。 - 前記第1の場所が磁場中にあり、前記電子パルスが円軌跡に沿って進行する、請求項34に記載の方法。
- 前記タイミング同期を計算することが、前記電子パルスの円軌跡の曲率半径の値を使用することをさらに含む、請求項34または35に記載の方法。
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