Volltext - Universität Hamburg

6. Numerische Simulation des FEL-Prozesses
Die Erwärmung der Kristalle und der daraus folgenden Ausdehnung der Kristalle ändert die
Wellenlänge der Bragg-Beugung. Somit sind die Sättigungsenergie und die Absorption der Kristalle
die kritischsten Parameter für den Betrieb eines XFELOs. Die Sättigungsenergie hängt
stark von der Elektronenenergie (Zemella et al., 2011) und der relativen Energieabweichung
der Elektronen von der Resonanzenergie η ab. Für η ≈ 0 werden kleinere Sättigungsenergien
erreicht, da sich im Phasenraum (z, η) für kleinere η das Verhältnis zwischen den Elektronen,
die Energie an das Lichtfeld abgeben und den, die Energie vom Lichtfeld aufnehmen, näher bei
1 liegt als für größere η. Dies stimmt mit dem Bild des Madey-Theorems überein.
Aufgrund der Speicherung des Photonpulses in dem Resonator ist es möglich, mit verringerter
Verstärkung Sättigung innerhalb eines Pulszugs zu erreichen, obwohl das Elektronenpaket
durch die vorherige Abstrahlung eines SASE-Lichtpulses eine erhöhte Energieverteilung der
Elektronen σ EB aufweist. Dieser Umstand ermöglicht es, einen zweiten vollständig kohärenten
Lichtpuls zusätzlich zu einem SASE- oder „Self-Seeded“-Puls zu erzeugen.
Starke Einflüsse auf die Verstärkung haben die Standardabweichung der Elektronenenergieverteilung
σ EB und Oberflächenfehler der Spiegel im streifenden Einfall, wobei der Einfluss der
Standardabweichung der Elektronenenergieverteilung deutlich wird, bei der Betrachtung eines
vorher von einem SASE-Puls erzeugten Elektronenpakets. Die anderen untersuchten Parameter
haben im Rahmen dessen, was derzeit erreichbar ist, z.B. der Strahlstabilität oder der Aufstellungstoleranzen
der Kristalle, keinen deutlichen Einfluss. Bei den Aufstellungstoleranzen
sollten weitere Untersuchungen gemacht werden, die mehrere Fehler zusammen berücksichtigen,
um kumulative Effekte auszuschließen. Außerdem konnte die Erwärmung der Kristalle in
die Berechnung der Lichtpulse mit einbezogen werden. Eine Berechnung eines XFELOs mit
gleichzeitiger Berechnung der Änderung der Wellenlänge der Bragg-Beugung aufgrund von Absorption
erscheint sinnvoll.
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