Metode til bestemmelse af elektronstråleegenskaber kunne hjælpe fremtidig ultraviolet, Røntgensynkrotron lyskilder

Den detekterede intensitet fra to sammenhængende punktlignende lyskilder afhænger af deres relative positioner. Det er et velkendt fænomen kaldet optisk interferens. Generelt, intensiteten kan variere fra nul (destruktiv interferens) til en vis maksimumværdi (konstruktiv interferens).

Overvej to højenergielektroner, der cirkulerer i en partikellagerring, såsom Integrable Optics Test Accelerator hos Fermilab. Da det blev opdaget i 1947, når højenergielektroner tvinges til at bevæge sig i en buet bane, de udsender lys, kendt som synkrotronstråling. Hvis vi registrerer den detekterede synkrotronlysintensitet ved hver omdrejning i en lagerring, vi vil observere små udsving af dens størrelse fra tur til sving, fordi de to elektroners relative positioner ændrer sig.

IOTA opbevaringsring, vært af Department of Energy's Fermilab, kan lagre en milliard elektroner. Ligesom i tilfældet med to elektroner, sving-til-sving-udsvingene af milliard elektroners strålingsintensitet eksisterer stadig, og af samme grunde. Udsvingene er meget små, under 0,1 % (root-mean-square). Stadig, vores forskergruppe var i stand til at måle dem, og vi viste, at denne information kan bruges til at få indsigt i elektronstrålens egenskaber, såsom dens dimensioner og divergens - et mål for spredning i bevægelsesretninger for elektronerne i strålen.

Princip-bevis-målingerne i IOTA blev udført i det nær-infrarøde synkrotron-lysspektrum. Følsomheden af ​​denne ikke-invasive metode til bestemmelse af elektronstråleegenskaberne forbedres, når synkrotronlys med kortere bølgelængde og højere lysstyrke anvendes. Dette betyder, at det især kan være til gavn for eksisterende state-of-the-art og næste generation af ultraviolette lyskilder med lav emission og høj lysstyrke, og røntgensynkrotronlyskilder, hvor ikke-invasiv elektronstrålekarakterisering er vanskelig.

For eksempel, vi tror, ​​at denne metode kunne måle tværgående strålestørrelser i størrelsesordenen 10 mikron i Advanced Photon Source Upgrade på Argonne National Laboratory, ved at bruge turn-to-turn-udsvingene i røntgensynkrotronlyset. Dette er et vigtigt skridt i at lave tættere elektronstråler, som igen genererer lysere røntgenstråler. Med lysere røntgenstråler, forskere vil være i stand til at fremskynde forskning i kemi, materialevidenskab og medicin, herunder COVID-19 forskning.

Et papir om dette resultat vil blive offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve . Et udvidet ledsagende papir vil blive offentliggjort i Physical Review Acceleratorer og Beams . Tilsvarende artikler "Tværstråleemittansmåling ved undulatorstrålingseffektstøj" og "Målinger af undulatorstrålingseffektstøj og sammenligning med ab initio-beregninger" blev offentliggjort på arXiv.