VUV-FEL Inbetriebnahme Pedro Castro

Inhalt Sie sind auf eine kurze (virtuelle) VUV-FEL-Tour eingeladen… Strahlinbetriebnahme FEL-Inbetriebnahme Zeitplan

BKR Halle 3 VUV FEL Experimentierhalle

(Vacuum UltraViolet-Free Electron Laser) VUV-FEL (Vacuum UltraViolet-Free Electron Laser) Das Prinzip: Andere Namen: TTF, TTF 2, TTF2, TTF II, TTF-II, TTF/VUV-FEL, TTF2/VUV-FEL, TTF-VUV FEL, VUV FEL, VUV, soft X FEL

Beschleunigerbereiche ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 RF-GUN BC2 BC3 Strahlrichtung ACC6 BYPASS UNDULATOR ACC7 FEL

Strahlrichtung Koppler und Resonator RF-GUN „L-band“ Resonator (1.3 GHz) Inbetriebgenommen in PITZ (Zeuthen) In Betrieb bei TTF für den Injektortest

Strahlrichtung RF-GUN

Strahlrichtung RF-GUN

Supraleitende Beschleunigermodule Strahlrichtung RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 Supraleitende Beschleunigermodule

Strahlrichtung Strahl RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 3,4,5 inbetriebgenommen Juni-Aug.2003 1,2 inbetriebgenommen März-Mai 2004

Bunchkompressoren Strahlrichtung Strahl Strahl BC2 BC3 RF-GUN ACC1 15 - 21 Grad Strahl 1,7 – 5,4 Grad 13,6 m

Strahlrichtung BC2 BC3 RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 Strahl Strahl

Strahlrichtung BC2 BC3 RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 BYPASS DUMP UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR

BYPASS Strahlrichtung DUMP UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR

Messung der Bunchlänge mit LOLA Resonator Strahlrichtung Messung der Bunchlänge mit LOLA Resonator ACC6 ACC7 (G. Loew, R. Larsen, O. Altenmueller) e- sz 3.66 m sy RF ‘streak’ “Intra-Beam Streak Camera” transverse RF deflector Strahl

Strahlrichtung Undulator Strahl BYPASS UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR Undulator Strahl

Strahlrichtung FEL Undulator Strahl Strahl BYPASS UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR FEL Undulator Strahl Strahl

FEL FEL Strahlrichtung Strahl BYPASS UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR Strahl FEL

Dipolsynchrotronstrahlungskammer Spiegelkammer (Dubna) Photonenstrahldiagnose Dipolsynchrotronstrahlungskammer Spiegelkammer (Dubna) FEL Kammer Detektor Unit F1 “Octopus” e- und FEL FEL e-

Experimentierhalle Photonenstrahl Photonenstrahl

Strahlinbetriebnahme

Supraleitende HF Aktivitäten Klystron 3: ACC1: HP Konditionierung des Resonators 7 Klystron 5: ACC2,3: Wiederinbetriebnahme Klystron 4: ACC5: Dunkelstrommessung HP Konditionierung des Resonators 6 Messung der dynamischen Last 40 K ACC4,5: Wiederinbetriebnahme + Kryoverlustmessung

Injektor: Wiederinbetriebnahme der Strahldiagnosen Strahlrichtung BC2 RF-GUN ACC1 Injektor: Wiederinbetriebnahme der Strahldiagnosen Messung der Emittanz und der Twiss-Parameter  Optikanpassung Optimierung der Gun mit Hilfe Emittanzmessungen (Fortsetzung) ‘Velocity Bunching’ Studien (Fortsetzung)

BC2 BC3 RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 BYPASS Strahlrichtung DUMP ACC6 ACC7 Linac und Bypass: Einstellung der Gradienten und der Phasen von individuellen Resonatoren Inbetriebnahme der Strahldiagnosen Strahlinbetriebnahme der Bunchkompressoren

Undulatorstrecke: Einstellung der Kollimatoren BC2 BC3 RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 Strahlrichtung DUMP UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR Undulatorstrecke: Einstellung der Kollimatoren Messung der Emittanz und der Twiss-Parameter  Optikanpassung ‘Beam-based Alignment’ in der Undulatorsektion Inbetriebnahme der Photondiagnosen mit Hilfe der Undulatorstrahlung (spontan)

FEL-Inbetriebnahme

Elektronenstrahlenergie bei Inbetriebnahme Undulator-länge zur Sättigung des FELs Raumladungs-effekte Elektronenstrahlenergie 445 MeV 30 nm Photonenwellenlänge

Elektronenstrahlenergie bei Inbetriebnahme Linearoptik  Poster in der LINAC-Konferenz ‘s2e’ Simulationen  TESLA-FEL-Note-2004-06 Strahlrichtung BC2 BC3 RF-GUN ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5 OFF ~5 MeV 130 MeV 380 MeV BYPASS DUMP UNDULATOR ACC6 ACC7 SEED COLLIMATOR 445 MeV  30 nm Entscheidung vom 11.12.02

Strategie der Strahlkompression hoch Peakstrom am Kopf des Bunches (wie bei TTF1) Pro: bei TTF1 erprobt fast unvermeidlich (ohne der 3. harmonisches Resonator)

time/longitudinal position Kompression bei TTF1 (Simulation) 0.5% tail head tail 2% head head tail tail head head tail time/longitudinal position

Strategie der Strahlkompression hoch Peakstrom am Kopf des Bunches (wie bei TTF1) Pro: Contra: bei TTF1 erprobt fast unvermeidlich (ohne der 3. harmonisches Resonator) o.k. für 6 nm dies meisten Diagnosen können keine Strukturen auflösen Optimierung nur mit FEL-Strahlung möglich Aufwendige Optimierung FEL-Reproduzierbarkeit begrenzt

Strahlinbetriebnahme - Zusammenfassung Wiederinbetriebnahme des Injektors Einstellung der Resonatorphasen im ACC2-5 Einstellung der Bunchkompression Einstellung der Optik und der Bahn Inbetriebnahme der Strahldiagnosen 1. Strahl (Bypass) 3 Wochen 10 Wochen 8 Wochen Einstellung der Kollimatoren Messung der Emittanz und Optikanpassung ‘Beam-based alignment’ im Undulator Inbetriebnahme der Photondiagnosen FEL 30 nm 1 Bunch Sättigung + 6-100 nm Inbetriebnahme der FEL-Diagnosen FEL Studien, usw. Herstellung der Maschinereproduzierbarkeit

Vom erstem Strahl bis zur FEL-Sättigung TTF1 7 Monaten 19 Monaten Aug.1999 Feb.2000 Sep.2001 erste Strahl FEL Sättigung (im Undulator) Dez. Feb. 2005 Okt. Sep. 2004 TTF2/VUV-FEL 3 Monaten 2 Monaten

Nachdem ersten FEL: Und danach? 8 Wochen für die Inbetriebnahme der Photonenstrahldiagnosen (4 Wochen) und für FEL-Studien (4 Wochen) 9 Wochen für Nutzerexperimente gut Zusammenarbeit HASYLAB – TTF Operation Und danach? FEL-Sättigung FEL bei der kleinsten Photonenwellenlänge Betrieb mit langem Bunchzug

Herzlichen Dank! pedro.castro@desy.de