Анализ влияния магнитных полей и внеосевых эффектов на излучение рентгеновских и других ЛСЭ

Теоретически исследовано ондуляторное излучение (ОИ) в ондуляторе с гармониками поля в двух ортогональных плоскостях с учётом непериодических магнитных компонент и внеосевых эффектов. Новые аналитические выражения для спектра и интенсивности ОИ записаны явно в терминах обобщенных функций Бесселя и Эйри. В предельных случаях они описывают излучение двухчастотного плоского, спирального и эллиптического ондуляторов. Аналитически учтено влияние конечного размера пучка электронов, эмиттанса, отклонения электронов от оси, разброса энергии электронов, влияние постоянных компонент магнитного поля. Полеченные выражения позволяют различить и выделить вклады каждой компоненты поля и характеристик пучка и ондулятора в генерацию гармоник ОИ. Использована феноменологическая модель ЛСЭ для исследования эволюции мощности гармоник в ЛСЭ экспериментах LCLS и LEUTL. Проанализировано влияние параметров пучка и ондулятора на генерацию гармоник. Полученные теоретические результаты мощности и спектра излучения ЛСЭ согласуются с экспериментами. Показано, что 2-я гармоника в рентгеновском ЛСЭ LCLS объясняется отклонением пучка от оси на ~12 μm, а в UV-A ЛСЭ LEUTL 2-я гармоника возникает за счёт широких, ~0.2 mm, пучков электронов и фотонов.