透析中欧美X射线自由电子激光发展状况

2013-08-01 08:32

　　该激光器始于1 kW的自由电子激光器演示计划，1999年8月完成调试，2001年停止使用。1999年10月，2000年2月、7月和10月，2001年2月、6月、8月和10月，作为用户装置运行，为大约30个组提供用户束流约3000小时。

JLab原自由电子激光器示意图

　　在准备将升级到10 kW的功率水平前，该激光器达到了两倍于设计水平的2.1 kW的功率输出。2004年7月21日，在6微米的波长取得了10 kW的连续光。2006年10月30日在1.6微米取得14.2 kW的连续光。因为在红外线波段得到如此高的输出功率，波长越短就越困难。因此这是一个很大的成功，取决于极具创新的设计，克服了在达到如此高的功率的过程中遇到的种种困难。由于最初证明原理的光源能力超过既定的传统光源的能力，所以最初的实验产生了100篇论文，登载在重要期刊上。

　　计划将自由电子激光在紫外线扩展为250纳米。电子的短脉冲还产生几百瓦的宽带太赫兹光，这种光在一个特殊的用户实验室提供。

FEL的注入器与直线加速器

　　JLab自由电子激光器覆盖了从紫外线250纳米至中红外14微米范围，脉冲能量高达300微焦耳，重复率高达75兆赫。并非所有的参数都可以同时满足，但在平均超过10千瓦的功率已在红外得到证明。

FEL的扭摆器

自由电子激光器的改进能够使其在更广的波长范围内运行，即从紫外0.25微米到15 微米，平均功率高到10000瓦，可调性更快。

FEL的电子回收段

　　增加两个超导直线加速器部件，改进后的装置能量从 40 MeV 提高到160 MeV，束流的平均电流从 5 mA提高到 10 mA，通过采用光学速调管，使引出效率提高2倍。紫外线区，将采用单独的光学腔体和扭摆磁铁。

FEL的低温组件及束线