Фрагмент документа "ОБ УЧАСТИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В ПРОЕКТЕ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ЕВРОПЕЙСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ЛАЗЕРА НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ".
4. Схема и целевые характеристики
Главными компонентами Европейского РЛСЭ являются (рисунок 4.1 -
здесь и далее рисунки не приводятся):
инжектор;
линейный ускоритель;
система распределения луча;
ондуляторы;
линии фотонных линий;
приборы в зале для экспериментов.
Рис. 4.1. Схема расположения основных компонентов Европейского
РЛСЭ: 1 - зал экспериментов; 2 - возможное будущее расширение; 3 -
ондулятор и линии фотонных лучей; 4 - система распределения лучей; 5 -
туннель линейного ускорителя; 6 - инжектор (не приводится).
Указанные компоненты расположены по линейной схеме (длина 3,4 км)
от кампуса DESY в северо-восточной части г. Гамбурга и до зала
экспериментов, расположенного вблизи федеральной земли
Шлезвиг-Гольштейн к югу от г. Шерефельд.
Основные функции главных компонентов схематически описаны ниже. В
инжекторе электронные пучки выбиваются из твердого катода лазерным
лучом, ускоряются электронной ВЧ-пушкой и направляются к линейному
ускорителю с энергией на выходе в 120 МэВ. В линейном ускорителе,
состоящем из последовательно расположенных сверхпроводниковых
ускоряющих модулей длиной 1,6 км, магнитов для управления и
фокусирования лучей и диагностического оборудования, электроны
ускоряются до энергии 20 ГэВ (17,5 ГэВ - энергия, предусмотренная для
стандартного режима эксплуатации Европейского РЛСЭ). Вдоль ускорителя
расположены две стадии сжатия пучка, необходимые для получения
коротких и очень плотных пучков электронов, необходимых для запуска
процесса SASE. В конце линейного ускорителя отдельные электронные
пучки отводятся по одной или второй из двух линий для электронных
лучей с помощью системы распределения лучей (рисунок 4.2). Электронные
пучки, направляемые по линии 1, проходят через ондуляторы SASE1 и
SASE3, обеспечивая получение относительно жестких рентгеновских
фотонов с длиной волны 0,1 нм (SASE1) и мягких рентгеновских фотонов с
длиной волны 0,4 - 1,6 нм (SASE3) с помощью процесса работы лазера на
свободных электронах SASE. После прохода через SASE3 электроны
отклоняются к месту "гашения" луча. Электронные пучки, направленные по
линии 2, проходят ондулятор SASE2, где с помощью процесса SASE
получаются жесткие рентгеновские фотоны с длиной волны 0,1 - 0,4 нм, а
затем через ондуляторы U1 и U2, завершая свой путь у второго места
"гашения". В ондуляторах U1 и U2 очень жесткие рентгеновские фотоны (с
длиной волны 0,014 и 0,06 нм, соответственно) генерируются за счет
процесса спонтанной эмиссии. Фотоны, генерированные пятью
ондуляторами, пропускаются по соответствующей линии фотонного луча в
зал экспериментов, где подаются на десять экспериментальных станций.
Снижение энергии электронов в конце ускорителя привело бы к
генерированию излучений с более высокими длинами волн в случае, если
бы они были необходимы для некоторых экспериментов (например, энергия
электронов 10 ГэВ соответствовала бы рентгеновским лучам с длиной
волны 4,9 нм из ондулятора SASE3).
Рис. 4.2. Схематическое изображение ответвления линий электронных
(черных) и фотонных (красных) лучей через различные SASE и ондуляторы
спонтанного излучения. Линии электронных лучей заканчиваются в двух
местах "гашения", линии фотонных лучей - в зале экспериментов: 1 -
электроны; 2 - перестраиваемый, планарный; 3 - перестраиваемый,
спиральный; 4 - эксперименты (не приводится).
Монтажные и пусконаладочные работы на ускорителе, ондуляторах,
линиях лучей и экспериментальных станциях будут проводиться постепенно
в соответствии со стратегией достижения промежуточных и конечных
целей, поставленных для Европейского РЛСЭ. Эта стратегия была
определена по рекомендациям рабочей группы научно-технических проблем
(STI).
Первую линию электронного луча и ондулятор SASE1 собираются
установить первыми. Пуск в работу ускорителя и ондулятора SASE1, линии
луча и первой станции будет проводиться параллельно с монтажом другой
электронной ветви до тех пор, пока не будет достигнут первый комплекс
промежуточных значений (таблица 4.1).
По рекомендациям рабочей группы STI для пуска в эксплуатацию
комплекса ускорителя и излучателей и линий луча SASE были приняты
следующие критерии:
комплекс ускорителя и SASE1 начнет работать, когда на SASE1 будет
получен фотонный луч с промежуточными значениями, указанными в таблице
4.1, и будет установлено и пущено в работу оборудование, достаточное
для проведения первых научных экспериментов;
SASE2 начнет работать, когда будут обеспечены те же критерии, что
и указанные выше, для длин волн в диапазоне от 0,2 до 0,4 нм;
SASE3 начнет работать, когда будут обеспечены те же критерии, что
и указанные для длин волн в диапазоне от 2 до 6 нм.
В соответствии с положительным опытом, полученным для
оборудования FLASH, работы по достижению конечных целей проекта на
всех линиях лучей будут производиться параллельно с работой ранних
пользователей (как только будут обеспечены указанные критерии).
Таблица 4.1. Промежуточные и конечные проектные значения для
ускорителя и ондулятора SASE1 и соответствующей линии фотонного луча
--------------------------------------------------------------------------------------
| Параметр | SASE1 | SASE1 | Единицы |
| | (промежуточные | (конечные | |
| | значения) | проектные | |
| | | значения) | |
|------------------------------|----------------|-----------|------------------------|
| Длина волны | < 0,2 | < 0,1 | нм |
|------------------------------|----------------|-----------|------------------------|
| | 30 | 30 | 2 |
| Пиковая яркость | 10 | 5 х 10 | мрад /0,1% BW |
|------------------------------|----------------|-----------|------------------------|
| | | | 2 |
| Размеры образца (без оптики) | < 1 | < 0,6 | мм , FWHM |
|------------------------------|----------------|-----------|------------------------|
| Стабильность положения | 50 | 10 | % от размера луча, |
| | | | среднеквадратический % |
|------------------------------|----------------|-----------|------------------------|
| Стабильность энергии фотона | ~ 0,1 | ~ 0,1 | % |
|------------------------------|----------------|-----------|------------------------|
| Флуктуации интенсивности от | до 10 | 0,3 - 0,5 | безразмерная, от пика |
| импульса к импульсу | | | к пику |
--------------------------------------------------------------------------------------
|
Фрагмент документа "ОБ УЧАСТИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В ПРОЕКТЕ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ЕВРОПЕЙСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ЛАЗЕРА НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ".