2色XFEL

SACLA BL3ではアンジュレータ列を2つの区間に分けて、それぞれに異なるギャップを設定することで2種類の波長のXFELを発振させることができます(図1,2)。さらに、 1色目のレーザー発振を終えた電子ビームを磁場シケインにより迂回させ、1色目と2色目のXFELパルスの間に時間差を付けることが可能です。 遅延時間は数十アト秒の精度で設定することができ、最大で300 fsまでの遅延時間をつけることが可能です。また、2色ビーム間の強度比は、XFELの発振に関わるアンジュレータの台数を変えることによって、調整することが可能です(図3)。
2色XFELを利用した実験を計画されている場合は、利用可能な条件などについて、課題申請前にこのメールアドレスはスパムボットから保護されています。閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。まで必ずお問い合わせください。
参考文献:

 

T. Hara et al., Nature Communications 4, 2919 (2013).
2色発進時のスペクトルの例
図1: 2色XFELの概略図。異なったK値で前半と後半のアンジュレータにおいてXFELを発振させることで、2色のXFELビームを生成することができる。さらに、8台目と9台目のアンジュレータの間にある磁場シケインによって電子ビームを迂回させることで、2色目のXFELを1色目のXFELに対して、時間的に遅延させることができる。
2色発進時のスペクトルの例
図2: 2色発進時のスペクトルの例。光子エネルギーは最大で30%程度まで離すことができる
稼働している前半部分のアンジュレータ台数を変えたときの、ショットごとのそれぞれの強度の散布図
図3: 稼働している前半部分のアンジュレータ台数を変えたときの、ショットごとのそれぞれの強度の散布図。アンジュレータ台数の調整によって2色の強度比を大きく変えることができることがわかる。
2色発振時のXFELビームパラメーターの例
  第1色 第2色
光子エネルギー 13.1 keV 9.7 keV
パルスエネルギー 40 µJ 40 µJ
最大遅延時間 300 fs

 

  第1色 第2色
光子エネルギー 12.2 keV 9.7 keV
パルスエネルギー 50 µJ

30 µJ

最大遅延時間

300 fs

  第1色 第2色
光子エネルギー 6.1 keV 5.9 keV
パルスエネルギー 60 µJ 60 µJ
最大遅延時間 450 fs
 





2 Color XFEL

The undulator column at SACLA BL3 can be divided into two intervals, each with a different gap to oscillate XFEL at two different wavelengths (figures 1 and 2). After the electron beam has finished its laser oscillation of the first color, it can be diverted with a magnetic chicane, and a time difference can be introduced between the first and second color XFEL pulses. The delay time can be set with an accuracy of several tens of attoseconds, and it is possible to add a delay time of up to 300 fs. In addition, the intensity ratio between the two-color beams can be adjusted by changing the number of undulators involved in the XFEL oscillation (figure 3).
If you are planning an experiment using two-color XFEL, please be sure to contact the このメールアドレスはスパムボットから保護されています。閲覧するにはJavaScriptを有効にする必要があります。 for information on the available conditions before applying for an assignment.
Resources:

T. Hara et al., Nature Communications 4, 2919 (2013).
Example of a spectrum at the time of a two-color start
Figure 1: Diagram of two-color XFEL. By oscillating half of the XFEL in the undulators with a different K value, it is possible to generate two-color XFEL beams. Furthermore, by diverting the electron beam with a magnetic chicane between the 8th and 9th undulators, the XFEL of the second color can be delayed in time with regards to the XFEL of the first color.
 Example of a spectrum at the time of a two-color start
Figure 2: Example of a spectrum at the time of a two-color start. Photon energy can be separated up to approximately 30%.
 A scatter plot of the intensity for each shot when the number of undulators in the first half of the operation is changed.
Figure 3: A scatter plot of the intensity for each shot when the number of undulators in the first half of the operation is changed. It can be seen that the intensity ratio of the two colors can be significantly changed by adjusting the number of undulators.
Examples of XFEL beam parameters during two color oscillation:
Color 1 Color 2
Photon energy 13.1 keV 9.7 keV
Pulse energy 40 µJ 40 µJ
Maximum delay time 300 fs

Color 1 Color 2
Photon energy 12.2 keV 9.7 keV
Pulse energy 50 µJ

30 µJ

Maximum delay time

300 fs

Color 1 Color 2
Photon energy 6.1 keV 5.9 keV
Pulse energy 60 µJ 60 µJ
Maximum delay time 450 fs

TOPへ