3.5 keVから14.6 keVの範囲をカバーする高輝度自己シード型X線自由電子レーザー

自己シード型X線自由電子レーザー（XFEL）は、硬X線領域の高輝度完全コヒーレント自由電子レーザー（FEL）光源を実現する有望な方法であるが、縦コヒーレンスの実現が困難であることが長年の問題であった。今回我々は、浦項加速器研究所のXFELにおいて、9.7 keVにおけるピーク輝度が3.2 × 10³⁵ photons s⁻¹ mm⁻² mrad⁻² 0.1％ bandwidth (BW)^–1の硬X線自己シード型XFELを実証している。帯域幅（0.19 eV）は、自己増幅自発放射（SASE）の約70分の1でフーリエ変換限界に近く、ピークスペクトル輝度は40倍であり、自己シーディングの安定性が大幅に向上し、ペデスタル効果が著しく抑制されている。我々は、光子エネルギー3.5 keV（最低）と14.6 keV（最高）において、9.7 keV自己シーディングと同じ安定性を示す優れた自己シーディング性能を達成できる可能性がある。14.6 keVシーディングによるFELの帯域幅は0.32 eV、ピーク輝度は1.3 × 10³⁵ photons s⁻¹ mm⁻¹ mrad⁻¹ 0.1％BW⁻¹であった。我々は、より高い再現性とよりクリーンなスペクトルを示すシード型FELパルスを用いることで、SASEモードを用いて収集したデータと比べてより質の高いシリアルフェムト秒結晶構造解析データが得られることを示す。