Génération de photoélectrons

Les accélérateurs modernes utilisent des photo-injecteurs pour générer des électrons qui seront ensuite accélérés par des accélérateurs RF LINAC. Les microscopes électroniques ultra-rapides utilisent également des photocathodes pour générer des électrons. Ces électrons sont générés par l’effet photoélectrique d’un photon UV sur une surface métallique (cuivre) ou un semi-conducteur (CsTe).

Exigences et synchronisation du laser

La charge requise, la durée du paquet, la fréquence de répétition et le rendement quantique déterminent le choix du laser dédié parmi les technologies laser TiSa ou Ytterbium.
La technologie TiSa ou OPCPA nous permet d’obtenir des impulsions à large bande ou accordables pour un façonnage temporel optimal des impulsions UV.

Les lasers à ytterbium permettent de fournir des impulsions UV à haute énergie pour une charge électronique élevée à un taux de répétition de 100 Hz à kHz, ou un courant élevé à un taux de répétition de MHz.

La cohérence des paquets d’électrons peut également être réduite par la suite à l’aide d’un faisceau laser secondaire.

Dans tous les cas, une synchronisation temporelle précise est nécessaire pour garantir que les électrons produits sont bien synchronisés avec le reste de la machine, en particulier avec les sections d’accélération RF.

Amplitude a développé un portefeuille dédié permettant non seulement de synchroniser l’oscillateur à la référence RF ou optique, mais aussi de garantir que les amplificateurs laser ultra-rapides maintiennent cette précision de synchronisation.

Composants et processus clés

Les photo-injecteurs et les photocathodes génèrent des paquets d’électrons à l’aide de l’effet photoélectrique, dans lequel un photon UV libère des électrons à partir d’une surface métallique (cuivre) ou semi-conductrice (CsTe).
Le choix du laser varie en fonction de la charge requise, de la durée de l’impulsion, de la fréquence de répétition et du rendement quantique :

  • Ti:Sapphire (TiSa) ou OPCPA : impulsions UV à large bande/accordables pour un façonnage temporel avancé.
  • Lasers à ytterbium : impulsions UV à haute énergie, permettant soit une charge électronique élevée (100 Hz-kHz), soit un courant élevé (MHz). Une synchronisation précise avec les accélérateurs RF est essentielle pour garantir un fonctionnement stable.

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