基于ERL的逆康普顿散射X射线源的设计研究

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X射线自被发现以来,在科学研究、工业应用以及医学诊断等方面具有广泛应用。逆康普顿散射(Inverse Compton seattering,ICS)X射线源由于其各种良好品质近年来已成为光源领域的研究热点之一。作为中小型X射线光源,它完全可以填补小型桌上光源与大型同步辐射光源和自由电子激光之间的空白,并且具有巨大应用空间。文章提出了一种由北京大学DC-SC光阴极注入器驱动,基于超导加速器和能量回收技术(Energy Recovery Linac,ERL)的逆康普顿散射X射线源的设计方案。   加速器和能量回收系统论述将重点围绕光阴极注入器系统而展开,其中详细论述了光阴极制备系统改造升级情况及其初步的实验进展。简述了已完成的北京大学应用于振荡器型FEL的ERL束线的设计原则。   激光和储能光腔系统以及对应的控制系统则将重点论述脉冲型的FP储能光腔以及脉冲激光的基本性质,同时计算了实现光腔储能的条件,对激光系统和控制系统布局做了初步的构思,并且对构思中的ICS源两腔镜型储能光腔做了初步计算。   关于电子束团和激光脉冲的散射则介绍了不同理论模型对于单粒子散射的处理,并做了本方案散射参数下,X光子品质的初步计算和理论估计。而对于束团与束团的对撞,则运用KEK实验室开发的CAIN2.35模拟软件,系统的研究了不同光阑截取半径下以及不同对撞角度时,产出的X射线平均能量,光子通量、相对谱宽度(FWHM)及X射线rms脉冲长度,并给出各种角度下,电子束团的能散情况。并在与KEK实验室的LUCX装置相同的对撞角度和光阑截取半径的情况下,得出本方案的光子通量密度可达7.5*106 s-1 cm-2,谱宽度为1.74%,可看到ERL与ICS概念的结合的巨大前景。
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