SLAC启动电子枪进行LCLS-II X射线激光升级

首先，连续的RF场在腔内产生大量的热量。功率相当于大约80个微波炉始终以全功率运行，它可能会损坏电子枪并降低其性能。

为了处理大量电力，在伯克利实验室建造的LCLS-II喷枪配备了水冷却系统。它也比它的前身大得多 - 几英尺而不是直径英寸 - 所以热量分布在更大的表面区域。

“LCLS-II项目获得了飞速发展，从伯克利实验室设计和运行这种独特电子源的经验中获益，”SLAC的John Galayda表示，他最近领导了LCLS-II项目。“它仍然是一项伟大的合作，对于构建下一代X射线激光器至关重要。”

另一个挑战是激光系统，负责LCLS-II喷射器激光器的SLAC工程师Sasha Gilevich说。

“为了有效地产生电子，我们希望将紫外线照射到光电阴极上，但是没有商业激光系统能够以每秒一百万个脉冲的速率提供具有LCLS-II所需的独特特性的紫外脉冲，”她说。“相反，我们将红外激光的光线通过一个包含非线性晶体的光学系统，将其转换成紫外光。但由于晶体产生的热量，以如此高的脉冲速率进行这种转换非常苛刻，我们仍然在优化我们的系统以获得最佳性能。“

LCLS-II的独特功能还将依靠高效光电阴极产生初始电子脉冲。它由安装在金属支架上的半导体的仅仅几十纳米厚和一厘米直径的平盘组成。这使得电子的产生效率比先前使用的铜阴极高约1,000倍。

SLAC加速器物理学家Theodore Vecchione表示，这一进展伴随着权衡取舍：“虽然铜阴极持续了多年，但新的阴极并不是那么强大，可能只持续几周。”

这就是为什么Vecchione的任务是在实验室建立一个设施来制造阴极库存，这些阴极不能简单地从货架上购买，并确保在需要时可以更换LCLS-II阴极。

既然喷射器已经产生了它的第一个电子，调试团队将在接下来的几个月里优化电子束的特性并自动化喷射器控制。然而，直到明年LCLS-II的超导直线加速器安装完毕，他们才能测试完整的喷射器，包括将加速电子能量提升到1亿电子伏特的短加速器部分，以及让它做好准备，生成一些世界上见过的最强大的X射线。