项目名称： 新概念、高效率 X 射线自由电子激光（FEL）物理与关键技术研究首席科学家： 赵振堂 中国科学院上海应用物理研究所起止年限： 2011.1 至 2015.8依托部门： 中国科学院二、预期目标对全相干、高效率的 X 射线 FEL 的各种新概念和技术途径进行深入的探索研究，跟上国际 FEL 领域发展的最前沿，力争取得具有原创性的成果，形成有特色的、先进的 X 射线 FEL 方案，为发展超快、高亮度、高效率、完全相干的第四代光源作出贡献；从理论与实验两个方面掌握全相干、高效率 FEL 的相关关键技术，如 ERL、外种子谐波型 FEL（级联 HGHG、EEHG 等）、超低发射度的高亮度注入器等，为我国未来建造先进的 X 射线 FEL 奠定技术和人才基础。五年中，本项目将达到以下预期目标：(1) 提出和研究 XFEL 的新概念和关键物理问题，完成级联HGHG、EEHG、XFELO 及 ERL 技术应用于 X 射线 FEL 的理论及可行性研究，在此基础上给出实现全相干、高效率、高性价比、先进的 X 射线 FEL 的优化方案；(2) 在深紫外自由电子激光装置上实现两级级联 HGHG 的原理验证实验，并开展相关的实验研究，全面掌握级联 HGHG 自由电子激光的辐射特性；(3) 在深紫外自由电子激光装置上实现基于 EHGHG 以及 EEHG 的自由电子激光运行模式的验证实验，并开展深入的实验研究；(4) 在对光阴极材料、光阴极注入器结构进行系统研究的基础上，研制能够满足 XFEL 低发射度要求, 发射度小于 1um,具有创新结构的光阴极注入器；（5）研制出满足 ERL 高平均流强要求的射频超导腔，Q 值不小于 2x1010，对强流下高阶模的影响进行分析并找到吸收 HOM 功率的有效途径，设计并研制出适用于 ERL 的超导加速单元；（6）集成 ERL 实验装置，开展各种相关实验研究，全面掌握 ERL 技术，为基于 ERL 的 XFEL 打下良好的基础；（7） 通过实现上述目标，培养出 5-6 名 FEL 及 ERL 领域的青年学术带头人，培养 20 名以上博士研究生。三、研究方案本项目的研究内容包括了理论探索研究、综合实验研究和关键部件研制等三个方面，理论探索研究主要以模拟计算为基础，全面分析各种 FEL 新机制的可行性并提出最优方案；综合实验研究的开展则需根据实验目标建设完善实验装置，制定详细的实验计划；关键部件研制则首先提出方案设想，然后在理论分析、模拟计算基础上完成设计方案，之后研制成样机并开展试验研究，根据实验结果再对...
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