泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀助力X射線激光研制工作

泰克公司日前宣布，泰克RSA6114A實(shí)時(shí)頻譜分析儀已被日本的X射線自由電子激光(XFEL)項(xiàng)目采用。XFEL是受日本政府認(rèn)可的國(guó)家級(jí)關(guān)鍵技術(shù)，由日本同步輻射研究院(JASRI)和RIKEN共同開發(fā)。這些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)為XFEL建立了SPring-8聯(lián)合項(xiàng)目。通過(guò)支持速調(diào)管真空管放大器的穩(wěn)定運(yùn)行，泰克RSA6114A實(shí)時(shí)頻譜分析儀將促進(jìn)SPring-8 X射線激光的研制工作。

目前聯(lián)合項(xiàng)目正在研制一種強(qiáng)大的X射線激光用以考察材料的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和瞬態(tài)行為。為開發(fā)X射線激光技術(shù)，聯(lián)合項(xiàng)目建立了“XFEL/SPring-8”原型，該設(shè)備使用巨大的能量加快電子運(yùn)動(dòng)，使電子通過(guò)定期變化的磁場(chǎng)，生成X射線激光。在XFEL中，電子被加速到光速的99.9999%。為實(shí)現(xiàn)這種效果，作為加速器管的純銅管在線性加速器中并排成線，使用高頻高電場(chǎng)把電子從微波傳送到加速器管中，從而達(dá)到加速效果。它使用脈沖調(diào)制器及稱為速調(diào)管的真空管放大器，生成微波脈沖，然后以每秒60次(60 Hz)的頻率傳送到加速器管中。為保證穩(wěn)定的加速性能，這些微波脈沖中的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

XFEL/SPring-8包括一個(gè)微波脈沖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，捕獲檢測(cè)到的微波信號(hào)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把這些信號(hào)記錄到存儲(chǔ)器中。在查看被監(jiān)測(cè)脈沖的同時(shí)，它調(diào)節(jié)脈沖生成的時(shí)間和相位等因素。由于在存儲(chǔ)器記錄期間只能捕獲一個(gè)脈沖，因此分析大量的脈沖要求的工作量非常大。此外，由于在監(jiān)視器中同時(shí)使用檢測(cè)振蕩器和速調(diào)管振蕩器，使得振蕩器特定的靜電隱藏了起來(lái)，因此必須使用擁有不相關(guān)振蕩器的不同測(cè)量設(shè)備。

為解決這些問(wèn)題，XFEL/SPring-8特別采用了泰克RSA6114A實(shí)時(shí)頻譜分析儀。“泰克RSA6114A實(shí)時(shí)頻譜分析儀是市場(chǎng)上唯一能夠滿足我們要求的產(chǎn)品?！蔽锢砗突瘜W(xué)研究院高級(jí)電子束物理實(shí)驗(yàn)室RIKEN SPring-8中心的Hirokazu MAESAKA博士說(shuō)，“RSA6114A調(diào)試的頻率范圍在9 kHz到14 GHz之間，足以覆蓋速調(diào)管的中心頻率：2.856 GHz和5.712 GHz。110 MHz時(shí)捕獲帶寬的存儲(chǔ)深度是1.706秒，60 MHz時(shí)捕獲帶寬的存儲(chǔ)深度是3.413秒。此外，RSA6114A能夠測(cè)量脈沖上升時(shí)間、脈寬、峰值功率、平均功率和頻率偏差，還可以進(jìn)行快速分析并列出單個(gè)脈沖。”

該聯(lián)合項(xiàng)目預(yù)計(jì)將在2010財(cái)年開始商業(yè)運(yùn)作，目前已經(jīng)建立了總長(zhǎng)度超過(guò)600米的XFEL/SPring-8。在該設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)，它將能以8 G電子伏特(GeV)的加速能量，產(chǎn)生0.06 nm的振蕩波長(zhǎng)從而生成X射線激光。為更有力的支持線性加速器，該聯(lián)合項(xiàng)目還計(jì)劃安裝60支速調(diào)管用以處理5.712 GHz的微波。同時(shí)，泰克RSA6114A還將用于XFEL/SPring-8，分析速調(diào)管放大脈沖前后的頻譜差異以及頻譜隨時(shí)間變化的情況。