Uppsalaspektrometer ”utbildar” frielektronlasern i Stanford

Linac Coherent Light Source (LCLS), frielektronlasern i Stanford, ger röntgenpulser som är miljoner gånger starkare än andra källor.

– Med detta ljus kan man göra fantastiska experiment och vi har bara sett början: varje stråltid ger nya upptäckter inom allt från grundläggande fysik till biologi, säger professor Jan-Erik Rubensson, som deltagit i samarbetet.

För många mätningar måste man känna till egenskaperna hos varje röntgenpuls i detalj. Bästa sättet är att använda en röntgenspektrometer. I dagens frielektronlasrar med 10-100 pulser per sekund hinner en röntgenspektrometer titta på varje puls. Framtidens anläggningar däremot, som European XFEL i Hamburg och LCLS-II, ger tiotusentals pulser per sekund, vilket gör det svårt att mäta varje puls för sig.
    
I studien visar forskarna att det går att hitta ett samband mellan lättmätta elektronströmmar i lasern och röntgenpulsernas egenskaper, uppmätta i spektrometern. I detta fall vid frielektronlasern i Stanford.

– Det var inte alls självklart att detta skulle vara möjligt eftersom pulserna skapas på ett slumpmässigt sätt. Förutom noggranna mätningar krävs avancerad matematik, med idéer hämtade från artificiell intelligens och så-kallad ”machine learning”, säger Jan-Erik Rubensson.

Att forskarna lyckades hitta ett samband kan vara viktigt för experiment i andra nya anläggningar, där pulserna kommer så tätt att man inte hinner mäta varje puls.

– Man behöver bara en spektrometer för att utbilda maskinen på några få pulser, sedan kan man lita på att de snabbmätta strömmarna visar egenskaperna hos alla pulser.

Studien är publicerad i Nature Communications.

Läs Imperial College Londons text om studien.

Anneli Waara