□ 연구개요 국제적으로 충분히 연구되지 않은 새로운 연구로서 기존의 한 개의 빔을 사용한 방식과 달리 서로 다른 에너지를 갖는 두 개의 전자빔을 이용한 자유전자레이저 상호작용에 근거를 둔 3차원 효과에 관한 연구를 하였다. 1차원 모델에서 설명할 수 없는 에밋턴스, 에너지 퍼짐성, 고차모드, undulator error, waveguide가 포함된 two beam system에서 field equation에 의한 3차원으로 확장시킨 자유전자레이저의 coupled equations으로부터 3D 코드를 개발하였다. 개발된 일반화된 3차원 컴퓨터 코드를 사용하여 빔 quality의 영향 및 언듈레이터 오차(undulator errors)를 포함하는 oscillator를 갖는 모델, waveguide의 영향에 관한 연구를 수행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 서로 다른 에너지를 갖는 두 전자빔을 갖는 자유전자레이저에서 single pass가 아닌 oscillator구조로 확장한 3차원 효과 => 당초 연구 계획에 따라서 1차년도에는 two beam system에서 1차원 모델에서 설명할 수 없는 에밋턴스, 에너지 퍼짐성, 고차모드 가 포함된 3차원으로 확장시킨 3D 코드를 개발하였고, 이 코드를 이용하여 에밋턴스, 에너지 퍼짐성, 고차모드에 기인하는 빔 quality의 영향을 연구하였다. - Two beam system에서 undulator error에 관한연구 => Tolerance analysis를 위해서 phase shift error에 관한 coupled equation으로부터 3D 자유전자레이저(FEL)코드를 개발하였고, 이 코드를 이용하여 multi-particles, multi-pass simulation을 통한 영향 분석, phase shake error (Sinus, Sawtooth error types 등)에 관한 연구, 3D FEL코드를 사용한 전자 빔의 에너지 퍼짐성에 대한 연구, undulator errors가 있을 경우와 없을 경우에 대하여 비교분석하였다. - 자유전자레이저에서 웨이브가이드의 효과에 관한 연구 => TE 및 TM 모드를 고려한 백터 포덴셜에 의한 field equation과 자유전자레이저의 결합 방정식으로부터 3D 코드를 작성하였고, TE 및 TM모드에 의한 waveguide에 기인하는 영향을 연구하였다. □ 연구개발결과의 중요성 현재까지 국제적으로 single beam을 사용하고 있으나, efficiency, instability 등은 여전히 큰 문제로 남아있다. 두 빔 자유전자레이저(two beam FEL) 모델을 일반화하는 연구는 이론적으로나 기술적으로 어려운 문제는 있으나, 국제적으로나 국내외에서 충분히 연구되지 않은 새로운 분야로서 미래의 원천기술개발을 위한 기반연구의 확립에 큰 도움을 줄 수 있다. 서로 다른 에너지를 갖는 두 개의 전자빔을 이용한 자유전자레이저 상호작용에 근거를 둔 확장된 electron beam-radiation 상호작용에 관한 3차원 효과에 관한 연구를 수행함으로서 새로운 기초분야의 발전에 도움을 줄 수 있고, 차세대의 응용연구를 위한 기반연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다. (출처 : 연구결과 요약문 3p)
- 연구책임자 : 남순권
- 주관연구기관 : 강원대학교
- 발행년도 : 20200300
- Keyword : 자유전자레이저;3차원 효과;언듈레이터 오차;웨이브가이드;
