Volltext - Universität Hamburg
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2. Grundlagen von Freie Elektronen Lasern<br />
(a)<br />
FEL-Verstärker<br />
Undulator<br />
Elektronenstrahl<br />
(b)<br />
SASE-FEL<br />
Undulator<br />
Elektronenstrahl<br />
(c)<br />
FEL-Oszillator<br />
Spiegel<br />
gespeicherte<br />
Strahlung<br />
Eingangsstrahlung<br />
Ausgangsstrahlung<br />
Ausgangsstrahlung<br />
Ausgangsstrahlung<br />
Undulator<br />
Elektronenstrahl<br />
Abbildung 2.1.: Schematische Darstellung unterschiedlicher FEL-Klassen.<br />
2.1. FEL-Verstärker<br />
FEL-Verstärker verstärken die Amplitude eines elektromagnetischen Feldes durch einen Energieübertrag<br />
von Elektronen auf das elektromagnetische Feld (siehe Abb. 2.1a). Für den Energieübertrag<br />
ist eine transversale Geschwindigkeitskomponente erforderlich. Die transversale Geschwindigkeitskomponente<br />
wird durch den Einsatz eines Undulators, einer periodischen Magnetanordnung<br />
aus alternierenden Dipolen erreicht. Voraussetzung für eine Wechselwirkung<br />
zwischen dem Elektronenpaket und dem Lichtpuls ist eine Überlagerung transversal in Ort<br />
und Winkel sowie longitudinal in einem Undulator. Darüber hinaus muss die Wellenlänge<br />
der Eingangsstrahlung innerhalb der Bandbreite der FEL-Verstärkung liegen. Die Stärke der<br />
Wechselwirkung ist stark von der Elektronendichte und dem elektrischen Feld abhängig, sodass<br />
für „stark“-verstärkende FELs, die bei kurzen Wellen abstrahlen (Pellegrini, 2012,<br />
λ Rad<br />
< 50 nm), eine kleine Strahlemittanz, ein hoher Spitzenstrom und eine geringe Standardabweichung<br />
σ EB von Energieverteilung der Elektronen von der Sollenergie E B nötig sind,<br />
was besondere Anforderungen an den Elektronenbeschleuniger stellt (vgl. S. 16). Diese hohen<br />
Elektronendichten können aufgrund von Strahlinstabilitäten nicht in Elektronenspeicherringen<br />
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