Vacuum-compatible pulse selector for free-electron laser

What is it about?

We developed a high-speed "gatekeeper" for Free-Electron Laser (FEL) pulses that works inside a vacuum. It uses a rotating cylinder with eight small windows, synchronized perfectly with the particle accelerator using an FPGA (Field Programmable Gate Array). This allows researchers to pick out specific X-ray pulses from a continuous stream (up to 60 times per second), giving them precise control over which pulses hit their experimental samples. 自由電子レーザー（FEL）のパルスを真空中で自在に制御する、高速な「ゲートキーパー（パルスセレクター）」を開発しました。8つの窓を持つ円筒（シリンダー）を高速回転させ、FPGAを用いた高度な電子制御によって加速器のタイミングと完全に同期させます。これにより、毎秒60回放たれる連続したパルスの中から、特定のパルスだけを正確に選び出して実験に利用することが可能になりました。

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Why is it important?

Not every experiment needs the full speed of a laser; sometimes, picking just one specific pulse is essential to prevent sample damage or to match the detector's speed. However, doing this in a vacuum while maintaining perfect synchronization with a massive accelerator is a significant engineering challenge. Our pulse selector proved its reliability at the SCSS (SPring-8 Compact SASE Source), paving the way for more flexible and complex experiments at FEL facilities. すべての実験がレーザーの全パルスを必要とするわけではありません。サンプルの損傷を防いだり、検出器の読み出し速度に合わせたりするために、特定のパルスだけを「間引く」技術は不可欠です。しかし、真空環境を維持しながら、巨大な加速器とマイクロ秒単位で同期させるのは容易ではありません。本装置はSCSSにおいてその高い信頼性を実証し、FEL施設における実験の自由度を大きく広げました。

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