直线加速器相干光源 X 射线自由电子激光器是一种复杂的科学仪器,每天会多次更改配置,因此需要快速调整策略来减少连续实验的设置时间。为此,我们采用贝叶斯方法通过控制四极磁铁组来最大化 X 射线激光脉冲能量。高斯过程模型为机器响应提供了相对于控制参数的概率预测,从而在寻找全局最优时实现了探索和利用的平衡。我们表明,可以从存档的扫描中学习模型参数,并且可以从光束传输中提取设备之间的相关性。结果是一个样本高效的优化程序,结合了历史数据和加速器物理知识,大大优于现有的优化器。
辐射束的RMS半径由两个竞争效应确定:光学引导(光束聚焦)和衍射(梁膨胀)。最小辐射半径大约是Fodo晶格中X和Y电子束半径的较大。
1. 加利福尼亚大学化学系,加利福尼亚州伯克利 94720,美国 2. 劳伦斯伯克利国家实验室化学科学部,加利福尼亚州伯克利 94720,美国 3. 马克斯普朗克学会弗里茨哈伯研究所,柏林 14195,德国 4. 加利福尼亚大学圣地亚哥分校纳米工程和化学工程系 ATLAS 材料科学实验室,加利福尼亚州拉霍亚 92023,美国 5. 内华达大学内华达极端条件实验室,内华达州拉斯维加斯 89154,美国 6. 弗里德里希席勒大学光学与量子电子研究所,阿贝光子学中心,耶拿 07743,德国 7. 耶拿亥姆霍兹研究所,耶拿 07743,德国 8. Elettra-Sincrotrone Trieste SCpA,Strada Statale 14,的里雅斯特 34149,意大利9. 劳伦斯伯克利国家实验室人工光合作用联合中心,美国加利福尼亚州伯克利 94720 10. 德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校化学系,美国德克萨斯州爱丁堡 78539 11. 加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程系,美国加利福尼亚州拉霍亚 92023 12. 加州大学圣地亚哥分校可持续电力与能源中心,美国加利福尼亚州拉霍亚 92023 13. 劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部,美国加利福尼亚州伯克利 94720
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辐射脉冲宽度(电子束)是单个光谱尖峰宽度的傅立叶缀合物。在时间域中的总体电子束(D T)越长,能量(频率)域中的光谱尖峰宽度(DE)越窄。
自由电子为原子分辨率下探测材料特性提供了强大的工具。超快电子显微镜的最新进展可以使用激光脉冲来操纵自由电子波函数。如果可以将电子显微镜的空间分辨率与激光脉冲探测量子系统中的相干现象的能力相结合,那将非常重要。为此,我们提出了一个新颖的概念,该概念利用了由激光脉冲塑造的自由电子,以测量材料中的量子相干性。我们发展了材料中形状电子和任意量子位态之间相互作用的量子理论,并展示了互动后电子能谱如何使测量量子状态(在bloch球上)以及脱位或松弛时间ðt2 = t = t1Þ。最后,我们描述了这样的电子如何从多个量子位检测和量化超高。我们的方案可以在超快传输电子显微镜(UTEM)中实现,开为原子分辨率下量子系统状态的全面表征开辟了道路。
X 射线自由电子激光器 (XFEL) 的光子束比第三代光源亮 10 个数量级,是科学应用中最亮的 X 射线源 1 – 4 。其独特的波长可调性、飞秒脉冲持续时间和出色的横向相干性被用于多个科学研究领域,包括原子、分子和光学物理、化学、生物、凝聚态物理和极端条件下的物质 5 。X 射线脉冲定制一直是一个非常活跃的研究领域,包括新型超短高功率模式 6、7,极化控制 8 – 10 和双色双脉冲 11 – 18 。双 X 射线脉冲被开发用于进行 X 射线泵/X 射线探测实验,其中由一个 X 射线脉冲引发的超快物理和化学动力学可以通过第二个超短 X 射线探测脉冲来探索。这种脉冲通常是用分裂波荡器11、16或双束流技术15产生的。在双束流模式下,脉冲之间的时间间隔限制在125 fs以内,而使用新鲜切片方案16通常会产生最大延迟约为1皮秒的双脉冲。然而,有些实验需要更长的时间间隔。例如,可以通过用第一个X射线脉冲触发取决于压力的过程,然后在几纳秒后用第二个X射线脉冲探测它们,来研究水滴的爆炸19。可以用延迟超过120纳秒的第二个脉冲来探测X射线在气体装置中引起的丝状效应20。在X射线探针/X射线探针类实验中,两个脉冲都不是用来驱动样品进入不同状态的,但两个X射线脉冲在散射后可以进行有效比较,并用于在明确定义的时间间隔内提取信息。例如,从记录的散斑图案研究了磁性 skyrmion 的平衡波动,这些散斑图案是纳秒范围内两个衰减 x 射线脉冲之间的时间延迟的函数 21 – 25。最近,随着 LCLS 基于 x 射线腔的系统的出现,双脉冲和多脉冲模式传输变得至关重要 26、27。基于腔的 XFEL(CBXFEL)项目目前依赖于 220 ns 双脉冲模式,而 x 射线激光振荡器 (XLO) 28 将使用最多 8 个脉冲串,间隔为 35 ns。许多极端条件下的物质 (MEC) 实验也需要最多 8 个 x 射线脉冲,间隔 ≤ 1 ns,现在可以传输 29 – 31。在本文中,我们完整描述了一种新型双桶方案,该方案在 LCLS-I 和 LCLS-II 波荡器上使用铜直线加速器 32 – 34 运行。我们使用在不同射频 (RF) 桶中加速的两个电子束将 x 射线脉冲延迟范围扩展到 1 ps 以上。使用现有的 S 波段加速结构,工作频率为 2.856 GHz,可用的最小时间延迟为 ∼ 350 ps,对应于单个桶分离。延迟可以按整数桶数进行控制,也可以按 350 ps 的步长控制,最高可达数百纳秒。基于超导加速器技术的现有和计划中的高重复率 FEL 机器将产生重复率为 MHz 量级的光子束串,因此 XFEL 脉冲之间的最小距离比使用所提出的方案可实现的距离长得多。FERMI 展示了一种类似的技术,可以产生最大分离为 ∼ 2.5 ns 的双电子束。然而,激光过程仅限于极紫外波长。
a. 紫外光子所带电荷不足以在吸收它们的材料中产生自由电子 b. 紫外光子的质量不足以在吸收它们的材料中产生自由电子 c. 紫外光子的能量不足以在吸收它们的材料中产生自由电子 d. 紫外光子很特殊,不能被任何材料吸收 e. 紫外线的波长比电离辐射的波长长
辐射的粒子性质:康普顿效应。粒子的波性质:de Broglie假设,物质波及其特性,海森堡的不确定性原理:其物理意义,应用。量子力学:波函数及其特性,独立的Schrödinger波程,Schrödinger波方程的应用,自由电子理论:经典自由电子理论的失败,量子自由电子理论,费米能,费米能,费米因子,状态密度,量子自由电子理论的优点。振动理论:自由振动,阻尼,强制振动,超声波,相对论,激光理论:爱因斯坦的同系,能量密度的表达,红宝石,He-ne激光器和应用,应用,光学纤维及其应用,应用及其应用,介电材料:介电材料:偏振材料,构造材料,元素,元素,超级构造,超级辅助,超级辅助。
在感应介质的折射率中。5通过金属/介电板的界面通过金属/介电板的界面诱导金属的自由电子振动性,而这反过来,这又,它因能量传递而沿界面开始旋转,从而使Indistion Em Wavis携带以免费的电子表面携带,因此,该金属的自由电子均促进了金属的自由电子,从而诱导了金属的自由电子,从而诱导金属的自由电子,从而诱导金属的自由电子,从而诱导金属的自由电子,从而使Indistion Em the Em em the Emalons携带的是金属的携带。6沿金属和电介质之间界面的自由电子的集体传播称为表面等离子体波(SPWS)。7 SPWS和Evanescent Wave之间的耦合是由于相匹配而导致的,这是实现SPR条件的必要条件。8,这种情况的实现导致结构6 - 8的重复响应的谐振倾角,因为表面波的激发是直接通过3D梁的激发而引起的。有不同的激发技术,例如Kretschmannconguration,其中,棱镜用于表面等离子体的激发,ottoconguration,ber耦合,以及在全球研究人员使用的耦合方案。9在所有这些耦合方案中,Kretschmanncon基于guration基于辅助的耦合方案是最受欢迎的耦合方案,是通过在TM极极化的入射波中通过TM极极化的入射波涂上(AU)和银色(AG)的新型金属(例如(AU)和银色(Ag)的新型金属(例如(AU)和银色(Ag)),通过涂层新型金属(例如(AU)和银色(Ag),来激发evaneScent波。10黄金通常是理想的选择,因为它的能力