基于近场外差散斑的自由电子激光横向相干性测量的研究
姚超
学位类型硕士
导师王东
2018
学位授予单位中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
关键词自由电子激光横向相干性测量方案 近场外差散斑方法 孪生测量
摘要X射线自由电子激光(XFEL)具有飞秒级超短的脉冲时间结构,极高的亮度,以及极高的相干度。这些特性使得XFEL正被应用到各领域最前沿的研究中,如材料科学、环境科学、结构生物学等。伴随着XFEL在这些领域的广泛应用,其相干性研究也逐渐成为国际上的热点问题。目前测量XFEL横向相干性的实验方法主要分为两类:分波前干涉法,如杨氏双缝干涉、光栅干涉等。此类方法可直接获得光的相干性信息,但需多次改变实验参数,如双缝间距,探测距离等,以此获得空间不同位置的相干性;强度关联法,如Hanbury Brown-Twiss强度干涉仪。这种方法的测量系统简单,只需测量光的强度分布,但无法实现单发脉冲横向相干性测量,同时光强度分布容易受到光学元件表面粗糙度及其安装精度的影响。为改善这些方法的缺点,本论文主要在理论上探究基于近场外差散斑方法的XFEL单发脉冲横向相干性获取,同时提出适用于XFEL近场外差散斑提取的方案,并仿真验证了方案的合理性。论文首先结合上海软X射线FEL用户装置的设计参数,模拟分析了自放大自发辐射(SASE)模式下XFEL辐射光场的特点,并在此基础上首次在理论上研究外差散斑方法获取XFEL横向相干性的基本原理。由于外差散斑方法测量横向相干性需要准确提取散斑信号,而通常同步辐射上提取散斑信号的方法并不适用于SASE-XFEL。为此,本论文结合分束原理首次提出了“孪生测量”的实验方案,说明了该方案的优势以及理论上的合理性。结合上海软X射线SASE-FEL光场数据,通过单粒子和多粒子外差散斑信号的仿真获取,证实了方案的有效性。可以期待此测量方案在未来上海软X射线FEL以及国际上的XFEL装置上得到实际应用。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/28521
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
姚超. 基于近场外差散斑的自由电子激光横向相干性测量的研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2018.
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