带光学波荡器的X射线自由电子激光器中的混沌动力学

作者：

E. 阿巴西 & S·贾法里

摘要

在这项工作中，在磁化离子通道背景下，使用光学波荡器研究了X射线自由电子激光器中相对论电子的混沌运动。为了使X射线光源小型化，光学波荡器是一个很有前途的概念。由于其微米波长，光学波荡器比传统的静磁波荡器提供更高的光增益。此外，它还将产生X射线脉冲所需的电子束能量从几GeV降低到多MeV范围。光学波荡器与强相对论电子束的相互作用是一种高度非线性的现象，可导致混沌动力学。在同步辐射源中，X射线FEL的混沌控制的可能性对于某些类别的实验研究至关重要。相对论性电子在存在磁化离子通道的情况下通过光学波荡器传播的运动方程可以从相互作用区的哈密顿量推导出来。仿真结果表明，从有序行为到混沌的扰动路径强度取决于光束密度、轴向磁场强度、离子通道密度参数和泵浦激光波荡器。获得了从规则路径到混沌路径转换的特定参数值。绘制了系统的分岔图以证明临界点处混沌的起源，并创建了庞加莱图以区分电子的混沌运动和有序运动。拟议的新方案可以帮助改善X射线FELs，X射线FELs在基础科学、医学和工业中具有潜在的用途。