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欧洲XFEL团队利用同步辐射波动非侵入式测量电子束尺寸

2025-12-14 17:30     来源:欧洲XFEL      电子束 X射线 同步辐射

同步辐射虽常被视为“稳定”,但其电磁场在时空上存在显著随机波动,这些波动蕴含着电子束空间信息。由欧洲XFEL的Andrei Trebushinin和Svitozar Serkez带领的科研团队,成功探测到这些波动,并利用其特性,以非侵入方式精确测量了SASE光束线上每个波荡器单元中的电子束尺寸。波荡器作为关键设备,能够迫使加速电子发射X射线。

欧洲XFEL团队利用同步辐射波动非侵入式测量电子束尺寸

实验在欧洲XFEL的SASE1光束线开展,依托现有设备,包括一台硅单色器和一台同步辐射成像仪。研究第一作者安德烈·特雷布希宁(Andrei Trebushinin)指出:“直线加速器产生的短电子束是实验成功的关键。”相关研究成果已发表于《物理评论快报》及《物理评论加速器与束流》期刊。理论上,此方法或可应用于储存环,但需超高分辨率单色仪,而欧洲XFEL设施的单色仪已能满足需求。该测量方法灵感源自20世纪50年代汉伯里·布朗-特维斯实验,该实验通过统计结构测量恒星角直径,彻底改变了恒星天文学。

对于自由电子激光器(FEL)而言,这些测量至关重要,支持阿秒脉冲产生、自种子注入或双色激光发射等先进运行方案。新方法能逐个单元进行诊断,无需在不同位置安装线扫描器,极大提升了诊断效率与精度。欧洲XFEL研究组组长Gianluca Geloni评价道:“这是统计光学效应在同步辐射应用中的绝佳演示。”该研究团队由欧洲XFEL与DESY的科研人员组成,是自由电子激光器研发项目的重要组成部分。


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