X射線自由電子激光（XFEL）具有飛秒級超短的脈沖時(shí)間結(jié)構(gòu),極高的亮度,以及極高的相干度。這些特性使得XFEL正被應(yīng)用到各領(lǐng)域最前沿的研究中,如材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等。伴隨著XFEL在這些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其相干性研究也逐漸成為國際上的熱點(diǎn)問題。目前測量XFEL橫向相干性的實(shí)驗(yàn)方法主要分為兩類:分波前干涉法,如楊氏雙縫干涉、光柵干涉等。此類方法可直接獲得光的相干性信息,但需多次改變實(shí)驗(yàn)參數(shù),如雙縫間距,探測距離等,以此獲得空間不同位置的相干性;強(qiáng)度關(guān)聯(lián)法,如Hanbury Brown-Twiss強(qiáng)度干涉儀。這種方法的測量系統(tǒng)簡單,只需測量光的強(qiáng)度分布,但無法實(shí)現(xiàn)單發(fā)脈沖橫向相干性測量,同時(shí)光強(qiáng)度分布容易受到光學(xué)元件表面粗糙度及其安裝精度的影響。為改善這些方法的缺點(diǎn),本論文主要在理論上探究基于近場外差散斑方法的XFEL單發(fā)脈沖橫向相干性獲取,同時(shí)提出適用于XFEL近場外差散斑提取的方案,并仿真驗(yàn)證了方案的合理性。論文首先結(jié)合上海軟X射線FEL用戶裝置的設(shè)計(jì)參數(shù),模擬分析了自放大自發(fā)輻射（SASE）模式下XFEL輻射光場的特點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上首次在理論上研究外差散斑方法獲取XFEL橫... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)[12]

散斑方法于近場外差散斑法，探究用簡單系統(tǒng)同時(shí)獲取 XFEL 單發(fā)方案。近場外差散斑方法類似楊氏雙縫是一種分波前干涉被M.D.Alaimo等人提出并用于同步輻射橫向相干性測量[1見光波段 FEL 橫向相干性實(shí)驗(yàn)測量上[20]。照射在單個(gè)納米粒子上時(shí)，粒子散射出球面波。在探測器較強(qiáng)的透射波相干疊加產(chǎn)生干涉條紋。測量干涉條紋可見光場與周圍其他所有位置光場的相干性。原則上只需測量見度即可獲取光場二維相干性信息，但單粒子干涉信號太圖 1.5 FLASH 上的 HBT 實(shí)驗(yàn)[6]Figure 1.5 HBT experiment from FLASH

.1 近場外差散斑法的優(yōu)點(diǎn)近場外差散斑測量橫向相干性有許多優(yōu)勢：（1）測量裝置簡單，不要求嚴(yán)格的光學(xué)準(zhǔn)直，不需要特殊的光學(xué)器件。該方法顯著的優(yōu)勢在于其統(tǒng)計(jì)性，獲得的復(fù)相干函數(shù)是所有粒子位置復(fù)相干函數(shù)的平值。（2）運(yùn)動(dòng)的布朗納米粒子減少了由輻射脈沖引起的樣品損壞，便于脈沖相干性累積測量，同時(shí)因靜態(tài)信號以及雜散信號基本不隨時(shí)間變化或隨時(shí)變化較慢，態(tài)粒子的選擇有利于剔除這些信號，只保留外差散斑信號等。（3）近場外差散斑利用散射球面波外差調(diào)制透射波獲得光場的二維相干性信息圖 1.6 近場外差散斑測量橫向相干性[21]Figure 1.6 Near-field heterodyne speckle for transverse coherence(a)近場外差散斑強(qiáng)度分布(b)散斑的功率譜分布


本文編號：3110315