X射线自由电子激光器研究进展

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作者 杨晶 何蕙羽 +3 位作者 刘博 刘旭林 唐靖 王璞 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第11期1470-1484,共15页

X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特... X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特性极大推动了X射线技术的发展与应用。全球众多国家和研究机构正积极推进XFEL设施的建设与技术进步。该文论述了XFEL的基本原理、国际上的研究进展与最新技术突破,以及我国在XFEL技术方面的研究进展,并对我国未来的XFEL技术进行了展望。 展开更多

关键词 X射线 自由电子激光器 先进光源 超高峰值亮度 飞秒脉冲 全相干

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中物院1~4.2 THz FEL装置波导谐振腔优化设计 被引量：1

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作者 窦玉焕 束小建 +3 位作者 吴岱 徐勇 杨兴繁 黎明 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期70-74,共5页

针对中物院高功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)装置,结合FEL光腔振荡器实验的实际情况,提出了全波导近共心谐振腔设计方案。完成了THz波段波导光腔对光腔品质影响的理论分析和模拟计算,确定了波导设计尺寸为14 mm和22 mm。同时针对最初... 针对中物院高功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)装置,结合FEL光腔振荡器实验的实际情况,提出了全波导近共心谐振腔设计方案。完成了THz波段波导光腔对光腔品质影响的理论分析和模拟计算,确定了波导设计尺寸为14 mm和22 mm。同时针对最初实验调试过程中无法出光饱和的问题,提出将波导更换为22 mm大尺寸波导的建议,波导更换后很快在2.56 THz获得饱和出光。另外针对实验频段无法覆盖到1~2 THz的问题,我们通过波导内壁粗糙度进行分析判断,提出采用14 mm铜材质的全波导FEL振荡器的设计方案,采用该方案后,实验成功将辐射频段拓展到0.7~4.2 THz,获得饱和输出。 展开更多

关键词 自由电子激光 太赫兹 光腔 波导 理论设计

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边耦合光腔用于远红外FEL的分析 被引量：1

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作者 窦玉焕 束小建 王元璋 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1167-1170,共4页

　模拟了边耦合输出用于FIRFEL的可实用性,证明这种输出方式适合于远红外FEL。分析且模拟了光腔各种输出参数(如输出功率、腔增益、耦合效率等)随输出镜尺寸及位置的变化规律,找出了最佳的输出镜尺寸及位置。并对谐振腔有漂移管和无漂... 　模拟了边耦合输出用于FIRFEL的可实用性,证明这种输出方式适合于远红外FEL。分析且模拟了光腔各种输出参数(如输出功率、腔增益、耦合效率等)随输出镜尺寸及位置的变化规律,找出了最佳的输出镜尺寸及位置。并对谐振腔有漂移管和无漂移管两种情况进行了比较。通过移动或者更换输出镜(输出反射镜),改变输出镜尺寸和位置,可以灵活地选择和调节光腔的Q值。能适应实验不同阶段的需要:例如在实验初期可以提高Q值,增大净增益;而在做饱和实验时可以增大输出,使输出功率最大。 展开更多

关键词 自由电子激光 远红外 光腔 耦合器

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FEL对束流传输系统的消色差和等时性要求 被引量：2

4

作者 陈银宝 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期264-268,共5页

讨论了自由电子激光器(FEL)对束流传输系统的特殊要求,推导得到了实现束流传输系统消色差和等时性要求的充分必要条件,为设计一个符合FEL实验要求的束流传输系统提供了理论依据。

关键词 自由电子激光 束流输运 消色差性

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用于FEL-THz电子束测量的LW系统 被引量：1

5

作者 吴岱 杨仁俊 +3 位作者 柏伟 王汉斌 黎明 杨兴繁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B05期141-144,共4页

基于汤姆逊背散射的激光丝扫描(LW)方法作为无阻拦电子横向尺寸测量手段,近年来广泛应用于高能对撞机和能量回收环直线加速器。为在连续模式下测量高平均功率相干强太赫兹源的直流光阴极电子枪(DC-gun)电子束横向束斑,本文提出了一种基... 基于汤姆逊背散射的激光丝扫描(LW)方法作为无阻拦电子横向尺寸测量手段,近年来广泛应用于高能对撞机和能量回收环直线加速器。为在连续模式下测量高平均功率相干强太赫兹源的直流光阴极电子枪(DC-gun)电子束横向束斑,本文提出了一种基于驱动激光器分束的高重复频率,较低脉冲功率的新型LW系统。通过理论及模拟分析,证明该系统相对于常规LW系统具有成本低、精度高、探测时间短、对电子束影响小的优势,并给出了用于自由电子激光太赫兹(FEL-THz)装置DC-gun出口电子束LW系统的实验设计。 展开更多

关键词 激光丝扫描 fel-THz 直流光阴极枪 电子束测量

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PKU-FEL设计的初步考虑

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作者 黄森林 庄杰佳 +1 位作者 赵夔 陈佳洱 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期25-28,共4页

　北京大学在其超导加速器装置PKU SCAF的基础上将建成一个红外自由电子激光实验平台PKU FEL。它可以提供高稳定度、高平均功率、高谱纯度、ps脉冲的自由电子激光。给出了PKU FEL的初步设计方案。

关键词 自由电子激光 PKU-fel PKU-SCAF ps脉冲 摇摆器 光腔

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利用BFEL研究高温超导钇钡铜氧薄膜的中远红外特性 被引量：1

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作者 王鸣凯 李羲之 +4 位作者 范耀辉 陆辉华 李永贵 杨学平 吴钢 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期313-315,共3页

　报导了一种钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜中远红外光探测器。在中远红外波段,利用北京自由电子激光对其响应特性进行了实验研究。对于微桥尺寸为210μm×70μm×0.3μm的样品,测量了电压响应、谱响应和时间响应。实验表明,在液... 　报导了一种钇钡铜氧(YBCO)高温超导薄膜中远红外光探测器。在中远红外波段,利用北京自由电子激光对其响应特性进行了实验研究。对于微桥尺寸为210μm×70μm×0.3μm的样品,测量了电压响应、谱响应和时间响应。实验表明,在液氮温度下工作的YBCO高温超导光探测器不仅具有快速响应、较高灵敏度的特点,而且具有良好的宽带特性和较好的稳定性。 展开更多

关键词 钇钡铜氧高温超导薄膜 YBCO高温超导薄膜 中远红外特性 Bfel 北京自由电子激光 响应特性 中远红外光探测器

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FTIR法研究自由电子激光作用下邻氨基苯甲酸类分子的结构变化 被引量：3

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作者 李勇 徐怡庄 +8 位作者 杨丽敏 翁诗甫 高宏成 吴瑾光 王鸣凯 杨学平 李永贵 范耀辉 吴钢 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期384-386,共3页

自由电子激光 (FEL)可以输出中红外激光 (波长 6～ 16 μm ,波数 16 6 0～ 6 30cm- 1 ) ,由于FEL提供的能量与分子的振动能级相当 ,所以可用于探讨与物质相互作用时的能量转换机理 ;其次FEL的波长在一定范围内能够连续调节 ,可以用来研... 自由电子激光 (FEL)可以输出中红外激光 (波长 6～ 16 μm ,波数 16 6 0～ 6 30cm- 1 ) ,由于FEL提供的能量与分子的振动能级相当 ,所以可用于探讨与物质相互作用时的能量转换机理 ;其次FEL的波长在一定范围内能够连续调节 ,可以用来研究化学键的变化 ,即FEL诱导的分子结构变化。基于红外和拉曼光谱是分子结构变化的灵敏探针 ,我们比较了FEL照射前后苯甲酸及邻氨基苯甲酸的FTIR变化 ,发现N—H和CO的伸缩振动峰经FEL照射后发生了位移 ,表明FEL诱导有机分子引发COOH和NH2 之间氢键的重排 ,初步认为这是由于分子中存在稳态和亚稳态结构 ,进一步的解释将涉及到多光子传递以及非线性光学。 展开更多

关键词 邻氨基苯甲酸 自由电子激光 FTIR 氢键 稳态 亚稳态 分子结构

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我国自由电子激光技术发展战略研究 被引量：6

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作者 李鹏 黎明 +2 位作者 吴岱 周征 唐淳 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期35-41,共7页

自由电子激光(FEL)光源是一种基于电子直线加速器的大型科研装置,广泛应用于凝聚态物理、先进材料与表面物理、原子分子物理、化学、生物等基础科学研究。FEL技术的进步将促使光源向更高功率和更短波长发展,以满足日益增长的用户需求。... 自由电子激光(FEL)光源是一种基于电子直线加速器的大型科研装置,广泛应用于凝聚态物理、先进材料与表面物理、原子分子物理、化学、生物等基础科学研究。FEL技术的进步将促使光源向更高功率和更短波长发展,以满足日益增长的用户需求。本文从FEL的技术特点出发,论述了技术发展的必要性,研判了现阶段国内外FEL技术发展现状并凝练我国领域发展面临的问题。研究提出了我国FEL技术的发展思路,在2035年前着力在长波波段FEL、X射线FEL、新型FEL、基于FEL的极紫外(EUV)光刻光源等方面取得突破。研究建议:制定科学发展战略、保障科研攻关实施,加强基础投入、提高自主创新水平,加强多方合作、促进科技成果转化,促进研究与应用结合、推动市场应用,加强科技人才培养,以此推进我国FEL领域的稳健发展。 展开更多

关键词 自由电子激光 红外太赫兹光源 极紫外光刻光源 X射线自由电子激光

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强流低发射度光阴极微波电子枪的优化设计 被引量：2

10

作者 郝建奎 赵夔 +4 位作者 张保澄 杨希 唐渝兴 黄森林 陈佳洱 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期727-731,共5页

为了实现高增益 FEL,对其关键部件光阴极微波电子枪进行了优化设计 ,还就发射度补偿技术进行了较详细的考虑 ,并用 PARMELA程序进行了粒子动力学的模拟 ,初步给出了为降低初始电子束团横向发射度的优化参数。

关键词 自由电子激光 光阴极微波电子枪 发射度补偿

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北京大学DC-SC光阴极注入器的升级设计 被引量：1

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作者 朱凤 全胜文 +1 位作者 焦飞 赵夔 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期653-656,共4页

基于直流电子枪-超导加速腔(DC-SC)光阴极注入器样机的初步实验结果,北京大学提出了新的注入器的改进设计。新注入器核心结构包括皮尔斯枪和3+1/2超导腔。文章给出了它们的详细结构参数,然后采用程序,对注入器的束流动力学进行了模拟。... 基于直流电子枪-超导加速腔(DC-SC)光阴极注入器样机的初步实验结果,北京大学提出了新的注入器的改进设计。新注入器核心结构包括皮尔斯枪和3+1/2超导腔。文章给出了它们的详细结构参数,然后采用程序,对注入器的束流动力学进行了模拟。结果发现:新注入器可以提供具有高束流品质、高平均流强的电子束,束团的电荷量100 pC,横向发射度低于2 mm.mrad,脉宽5 ps,rms束斑可达0.5 mm,重复频率81.25 MHz;也可以提供电荷量为300 pC低重复频率的高峰值流强的电子束,其横向发射度小于3 mm.mrad,脉宽约为9 ps,以满足北京大学自由电子激光(PKU-FEL)实验平台的要求。 展开更多

关键词 超导加速腔 注入器 发射度 自由电子激光

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自由电子激光振荡器的二维数值模拟 被引量：3

12

作者 张治畴 王泰春 +3 位作者 王元璋 姚军 杨震华 应润杰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1991年第2期217-225,共9页

在柱二维坐标系中,用数值计算方法求解了摇摆器内电子模拟方程组、光场方程组和无源区(不含摇摆器区)经非自适应方法变换后的无源旁轴波动方程并设计了相应的程序R_2D。用该程序计算的数值结果表明,在有源条件下二维数值模拟结果与高斯... 在柱二维坐标系中,用数值计算方法求解了摇摆器内电子模拟方程组、光场方程组和无源区(不含摇摆器区)经非自适应方法变换后的无源旁轴波动方程并设计了相应的程序R_2D。用该程序计算的数值结果表明,在有源条件下二维数值模拟结果与高斯光束近似下的数值模拟结果符合较好;取完全相同的计算条件R-2D程序与洛斯阿拉莫斯实验室(LANL)的FELEX程序的计算结果符合较好;初步认为LANL实验数据的物理图象合理,数值结果基本可信;最后给出北京自由电子激光器(BFEL)的一些物理数据。 展开更多

关键词 自由电子激光 振荡器 数值模拟

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曙光一号自由电子激光器的理论计算 被引量：6

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作者 杨震华 田世洪 +2 位作者 董志伟 王泰春 武玉璞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1991年第2期155-172,共18页

系统总结曙光一号自由电子激光器理论计算的主要结果:包括曙光一号装置主要参数的选取和理解;磁场失谐曲线的计算;常参数摇摆器和变参数摇摆器的主要结果;高阶波导模的贡献;电子束参数扰动对激光性能的影响;空间电荷效应等。计算结果表... 系统总结曙光一号自由电子激光器理论计算的主要结果:包括曙光一号装置主要参数的选取和理解;磁场失谐曲线的计算;常参数摇摆器和变参数摇摆器的主要结果;高阶波导模的贡献;电子束参数扰动对激光性能的影响;空间电荷效应等。计算结果表明,常参数摇摆器激光输出功率可达80MW,效率约50％;变参数摇摆器激光输出功率可达250MW左右,效率约16％。 展开更多

关键词 自由电子激光 激光器 摇摆器

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美国高能激光武器的发展战略(上篇) 被引量：10

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作者 任国光 黄裕年 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期241-246,共6页

首先介绍了美国高能激光武器的发展战略和高层技术路线 (上篇 )。然后分别评述了近一年来机载战区激光武器、战术高能激光武器和机载战术激光武器、天基激光武器、地基激光反卫星武器和舰载激光武器取得的重大进展 ,分析和讨论了它们面... 首先介绍了美国高能激光武器的发展战略和高层技术路线 (上篇 )。然后分别评述了近一年来机载战区激光武器、战术高能激光武器和机载战术激光武器、天基激光武器、地基激光反卫星武器和舰载激光武器取得的重大进展 ,分析和讨论了它们面临的技术挑战和可能采取的对策(下篇 )。 展开更多

关键词 高能激光武器 化学氧碘激光器 氟化 氢化 激光器 二极管泵浦固体激光器 自由电子激光器 发展战略

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美国高能激光武器的发展及其面临的挑战(下篇) 被引量：13

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作者 任国光 黄裕年 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期321-328,共8页

首先介绍了美国高能激光武器的发展战略和高层技术路线 (上篇 )。然后分别评述了近一年来机载战区激光武器 ,战术高能激光武器和机载战术激光武器 ,天基激光武器 ,地基激光反卫星武器和舰载激光武器取得的重大进展 ,分析和讨论了它们面... 首先介绍了美国高能激光武器的发展战略和高层技术路线 (上篇 )。然后分别评述了近一年来机载战区激光武器 ,战术高能激光武器和机载战术激光武器 ,天基激光武器 ,地基激光反卫星武器和舰载激光武器取得的重大进展 ,分析和讨论了它们面临的技术挑战和可能采取的对策(下篇 )。 展开更多

关键词 高能激光武器 机载战区激光武器 天基激光武器

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高频高效率混合型潘尼管的理论分析 被引量：2

16

作者 龚建民 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1996年第1期38-46,共9页

对混合型潘尼管作了等离子体动力学分析和非线性粒子模拟。动力学的分析结果指出，混合型潘尼管是基于潘尼管工作机理的一种混合器件．非线性模拟验证了这一结论，并指出混合型潘尼管具有二个优点：高效率和高频率．

关键词 混合潘尼管 潘尼管 自由电子激光 回旋管

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上海深紫外自由电子激光装置从头至尾模拟计算研究

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作者 张善才 何多慧 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期461-465,共5页

介绍利用从头到尾模拟计算方式研究上海深紫外自由电子激光装置设计参数的结果.首先简要介绍了利用S2E方法得到的linac输出束流的品质参数,特别是在波荡器入口处的slice束流参数.然后给出88 nm SASE FEL与88 nm HGHG FEL两种工作模式下... 介绍利用从头到尾模拟计算方式研究上海深紫外自由电子激光装置设计参数的结果.首先简要介绍了利用S2E方法得到的linac输出束流的品质参数,特别是在波荡器入口处的slice束流参数.然后给出88 nm SASE FEL与88 nm HGHG FEL两种工作模式下的模拟结果.结果指出现有设计可以获得满意的输出,但是加速场的非线性分量对FEL输出特性有较大影响. 展开更多

关键词 自由电子激光 从头到尾模拟计算 PARMELA LINAC ELEGANT波荡器GENESIS 1.3

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自由电子激光辐射和迴旋辐射的比较研究

18

作者 尹元昭 《电子科学学刊》 CSCD 1991年第3期271-277,共7页

在自由电子激光器中一般存在两种受激辐射形式:自由电子激光辐射和迴旋辐射。本文从理论上阐明,如果电子束的初始横向速度较大,自由电子激光器的参数选用不当,则迴旋辐射将占优势,特别当电子束能量较低时,产生迴旋辐射的倾向更大。但是... 在自由电子激光器中一般存在两种受激辐射形式:自由电子激光辐射和迴旋辐射。本文从理论上阐明,如果电子束的初始横向速度较大,自由电子激光器的参数选用不当,则迴旋辐射将占优势,特别当电子束能量较低时,产生迴旋辐射的倾向更大。但是迴旋辐射并不具有双重多普勒频率上漂移的特性,由于受轴向磁场强度的限制,在电子束能量较高时,其辐射频率要比自由电子激光辐射频率低得多。因此在自由电子激光器的实验研究中,如何区别这两种辐射,并有效地抑制迴旋辐射,是一个十分重要的课题。 展开更多

关键词 自由电子激光 受激辐射 回旋辐射

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光阴极微波电子枪的时序同步

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作者 王肖恩 何志刚 贾启卡 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期242-245,共4页

使用AVR单片机设计实现了合肥光源光阴极微波电子枪的时序同步电路,满足了该系统的特殊触发要求,帮助电子枪系统顺利实现出束;以极低廉成本实现了同类系统采用昂贵专用设备提供的功能;同时在实验结果基础上根据设计方案分析了信号抖动... 使用AVR单片机设计实现了合肥光源光阴极微波电子枪的时序同步电路,满足了该系统的特殊触发要求,帮助电子枪系统顺利实现出束;以极低廉成本实现了同类系统采用昂贵专用设备提供的功能;同时在实验结果基础上根据设计方案分析了信号抖动的来源,合理解释了抖动大小,并给出了提高精度升级系统的方案。 展开更多

关键词 自由电子激光 光阴极微波电子枪 时序同步 延时脉冲 AVR单片机

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自由电子激光振荡器中电子束能量跳跃对增益的影响 被引量：2

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作者 姜云卿 束小建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期389-392,共4页

微脉冲中电子束能量、电流的跳跃会影响电子束的质量， 从而也影响激光的增益。在 Ｃ Ａ Ｅ Ｐ Ｆ Ｉ Ｒ Ｆ Ｅ Ｌ 理论设计模型参数的基础上，利用一维定态程序对电子束能量跳跃对增益的影响进行了数值研究，并与非定态程序计算结果... 微脉冲中电子束能量、电流的跳跃会影响电子束的质量， 从而也影响激光的增益。在 Ｃ Ａ Ｅ Ｐ Ｆ Ｉ Ｒ Ｆ Ｅ Ｌ 理论设计模型参数的基础上，利用一维定态程序对电子束能量跳跃对增益的影响进行了数值研究，并与非定态程序计算结果进行比较，给出可容许的能量跳跃范围。 展开更多

关键词 自由电子激光振荡器 能量跳跃 激光增益 激光功率

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