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Perspective: Opportunities for ultrafast science at SwissFEL

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Majed Chergui, Paul Beaud
2018

Résumé

We present the main specifications of the newly constructed Swiss Free Electron Laser, SwissFEL, and explore its potential impact on ultrafast science. In light of recent achievements at current X-ray free electron lasers, we discuss the potential territory for new scientific breakthroughs offered by SwissFEL in Chemistry, Biology, and Materials Science, as well as nonlinear X-ray science.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/7a387f24-881a-40cc-a5a8-bd6b3c4faa8f

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Ultrashort pulse

In optics, an ultrashort pulse, also known as an ultrafast event, is an electromagnetic pulse whose time duration is of the order of a picosecond (10−12 second) or less. Such pulses have a broadband optical spectrum, and can be created by mode-locked oscillators. Amplification of ultrashort pulses almost always requires the technique of chirped pulse amplification, in order to avoid damage to the gain medium of the amplifier. They are characterized by a high peak intensity (or more correctly, irradiance) that usually leads to nonlinear interactions in various materials, including air.

Spectrométrie photoélectronique X

vignette|upright=1.4|Machine XPS avec un analyseur de masse (A), des lentilles électromagnétiques (B), une chambre d'ultra-vide (C), une source de rayon X (D) et une pompe à vide (E) La spectrométrie photoélectronique X, ou spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (en anglais, X-Ray photoelectron spectrometry : XPS) est une méthode de spectrométrie photoélectronique qui implique la mesure des spectres de photoélectrons induits par des photons de rayon X.

Laser à électrons libres

Un laser à électrons libres (en free electron laser : FEL) est un type de laser qui fonctionne en utilisant des électrons qui ne sont pas liés à un atome, d’où l'adjectif « libres », pour créer des photons. La lumière produite est à la fois cohérente, intense et peut avoir une longueur d'onde située dans une large gamme, depuis les micro-ondes jusqu'aux rayons X durs, en passant par l'ultra-violet, le domaine visible et l'infrarouge. Les lasers à électrons libres ont été suggérés en 1971 par le physicien John M.

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Pump-probe experiments with subfemtosecond resolution are the key to understanding electronic dynamics in quantum systems. Here we demonstrate the generation and control of subfemtosecond pulse pairs from a two-colour X-ray free-electron laser. By measurin ...

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