Volltext - Universität Hamburg

6.2. Numerische Simulationen eines XFELOs bei 1 Å
Tabelle 6.3.: Photonpulsparameter eines XFELOs getrieben mit einem 75 fs langen Elektronenpaket vor
und nach der Generation eines SASE-Lichtpulses mit geringer relativer Energieabweichung
und geringerer Sättigungsenergie des Photonpulses.
Unkorrelierte Energieabweichung σ EB MeV 1.500 10.20
Gespeicherte Photonenpulsenergie E Phot mJ 0.386 0.120
Wellenlänge λ Rad nm 0.103 0.103
Verstärkung pro Undulatordurchlauf G max 1.300 0.100
FEL-Parameter ρ FEL 10 −4 5.560 5.560
Photonpulslänge (FWHM) t Phot fs 110.0 110.0
Bandbreite (FWHM) ∆λ 10 −16 m 2.110 1.990
Relative Bandbreite ∆λ/λ 10 −6 2.040 1.930
Zeit-Bandbreiten Produkt T BP 0.626 0.592
Kohärenzzeit τ Koh fs 68.37 72.08
Kohärenzradius r Koh µm 13.02 13.54
Spitzenbrillanz der ausgekoppelten Photonen P B 10 34 B 1 1.400 0.400
Strahltaille in der Undulatormitte ω 0 µm 14.00 14.00
Strahlradius am Kristall ω Krist µm 37.80 37.80
1 Photonen/s/mm 2 /mrad 2 /0.1 % Bandbreite
die zweite Dimension die gleiche Berechnungsgrundlage hat. Für Genesis werden zwei Kristall-
Transferfunktion genutzt, um den unterschiedlichen Kristalltemperaturen Rechnung tragen zu
können. Der dünnere Kristall zur Auskopplung der Strahlung absorbiert bei jedem Puls einen
weiteren Puls, der die spontane Undulatorstrahlung darstellen soll. Die absorbierte Energie
dieses zweiten Pulses entspricht dabei der absorbierten Energie der spontanen Undulatorstrahlung
aus Abschnitt 7. Die absorbierte Energie der XFELO-Strahlung wird spektral abhängig
berechnet, indem die Reflexion und Transmission der jeweiligen Kristalle addiert werden. Diese
absorbierte Energie wird von dem IDL-Programm zur Berechnung der Temperatur eingelesen
und zur vorangegangenen Energieverteilung (Temperaturverteilung) addiert. Es werden drei
Berechnungen für eine relativen Energieabweichung von η = 2.45 · 10 −4 in Abb. 6.5 gezeigt.
Die Elektronenstrahlparameter sind in Tab. 6.1 aufgeführt. Es wird keine longitudinale Energiekorrelation
angenommen. Die Standardabweichung der Elektronenenergieverteilung beträgt
σ EB
= 1.5 MeV.
Abbildung 6.5a zeigt die gespeicherte Pulsenergie in Abhängigkeit von der Anzahl der Resonatordurchläufe.
Die Verstärkung pro Undulatordurchlauf der Berechnung mit Ginger ist mit
G max = 3.12 deutlich höher als die Verstärkung der Genesis-Berechnungen, die bei G max = 1.82
liegt. Verglichen mit der Verstärkungslänge L G = 4.38 m mit einer mittleren Betafunktion von
β M ≈ 15 m (G max ≈ 30) ist die Verstärkung klein. Das liegt an dem Lethargieregime innerhalb
der ersten Verstärkungslängen. Innerhalb dieser Strecke wird der Lichtpuls nicht wesentlich
verstärkt, wird ein η = 0 angenommen. Im Fall von η ≠ 0 (siehe Abb. 2.8) ist die Verstärkung
geringer und in den dargestellten Fällen ist die Strecke im Undulator ohne wesentliche Verstärkung
etwa halb so lang. Werden von der Länge des Undulators zwei Verstärkungslängen
subtrahiert, beträgt die Verstärkung pro Undulatordurchgang etwa G max ≈ 4, welches der von
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