A MHz-repetition-rate hard X-ray free-electron laser driven by a superconducting linear accelerator
W. Decking
,
S. Abeghyan
,
P. Abramian
,
A. Abramsky
,
A. Aguirre
,
C. Albrecht
,
P. Alou
,
M. Altarelli
,
P. Altmann
,
K. Amyan
,
V. Anashin
,
E. Apostolov
,
K. Appel
,
D. Auguste
(1)
,
V. Ayvazyan
,
S. Baark
,
F. Babies
,
N. Baboi
,
P. Bak
,
V. Balandin
,
R. Baldinger
,
B. Baranasic
,
S. Barbanotti
,
O. Belikov
,
V. Belokurov
,
L. Belova
,
V. Belyakov
,
S. Berry
(2)
,
M. Bertucci
,
B. Beutner
,
A. Block
,
M. Blöcher
,
T. Böckmann
,
C. Bohm
,
M. Böhnert
,
V. Bondar
,
E. Bondarchuk
,
M. Bonezzi
,
P. Borowiec
,
C. Bösch
,
U. Bösenberg
,
A. Bosotti
,
R. Böspflug
,
M. Bousonville
,
E. Boyd
,
Y. Bozhko
,
A. Brand
,
J. Branlard
,
S. Briechle
,
F. Brinker
,
S. Brinker
,
R. Brinkmann
,
S. Brockhauser
,
O. Brovko
,
H. Brück
,
A. Brüdgam
,
L. Butkowski
,
T. Büttner
,
J. Calero
,
E. Castro-Carballo
,
G. Cattalanotto
,
J. Charrier
(2)
,
J. Chen
,
A. Cherepenko
,
V. Cheskidov
,
M. Chiodini
,
A. Chong
,
S. Choroba
,
M. Chorowski
,
D. Churanov
,
W. Cichalewski
,
M. Clausen
,
W. Clement
,
C. Cloué
(2)
,
J.A. Cobos
,
N. Coppola
,
S. Cunis
,
K. Czuba
,
M. Czwalinna
,
B. d'Almagne
(1)
,
J. Dammann
,
H. Danared
,
A. de Zubiaurre Wagner
,
A. Delfs
,
T. Delfs
,
F. Dietrich
,
T. Dietrich
,
M. Dohlus
,
M. Dommach
,
A. Donat
,
X. Dong
,
N. Doynikov
,
M. Dressel
,
M. Duda
,
P. Duda
,
H. Eckoldt
,
W. Ehsan
,
J. Eidam
,
F. Eints
,
C. Engling
,
U. Englisch
,
A. Ermakov
,
K. Escherich
,
J. Eschke
,
E. Saldin
,
M. Faesing
,
A. Fallou
(1)
,
M. Felber
,
M. Fenner
,
B. Fernandes
,
J.M. Fernández
,
S. Feuker
,
K. Filippakopoulos
,
K. Floettmann
,
V. Fogel
,
M. Fontaine
(2)
,
A. Francés
,
I. Freijo Martin
,
W. Freund
,
T. Freyermuth
,
M. Friedland
,
L. Fröhlich
,
M. Fusetti
,
J. Fydrych
,
A. Gallas
(1)
,
O. García
,
L. Garcia-Tabares
,
G. Geloni
,
N. Gerasimova
,
C. Gerth
,
P. Gessler
,
V. Gharibyan
,
M. Gloor
,
J. Głowinkowski
,
A. Goessel
,
Z. Gołębiewski
,
N. Golubeva
,
W. Grabowski
,
W. Graeff
,
A. Grebentsov
,
M. Grecki
,
T. Grevsmuehl
,
M. Gross
,
U. Grosse-Wortmann
,
J. Grünert
,
S. Grunewald
,
P. Grzegory
,
G. Feng
,
H. Guler
(1)
,
G. Gusev
,
J.L. Gutierrez
,
L. Hagge
,
M. Hamberg
,
R. Hanneken
,
E. Harms
,
I. Hartl
,
A. Hauberg
,
S. Hauf
,
J. Hauschildt
,
J. Hauser
,
J. Havlicek
,
A. Hedqvist
,
N. Heidbrook
,
F. Hellberg
,
D. Henning
,
O. Hensler
,
T. Hermann
,
A. Hidvégi
,
M. Hierholzer
,
H. Hintz
,
F. Hoffmann
,
Markus Hoffmann
,
Matthias Hoffmann
,
Y. Holler
,
M. Hüning
,
A. Ignatenko
,
M. Ilchen
,
A. Iluk
,
J. Iversen
,
M. Izquierdo
,
L. Jachmann
,
N. Jardon
,
U. Jastrow
,
K. Jensch
,
J. Jensen
,
M. Jeżabek
,
M. Jidda
,
H. Jin
,
N. Johannson
,
R. Jonas
,
W. Kaabi
(1)
,
D. Kaefer
,
R. Kammering
,
H. Kapitza
,
S. Karabekyan
,
S. Karstensen
,
K. Kasprzak
,
V. Katalev
,
D. Keese
,
B. Keil
,
M. Kholopov
,
M. Killenberger
,
B. Kitaev
,
Y. Klimchenko
,
R. Klos
,
L. Knebel
,
A. Koch
,
M. Koepke
,
S. Köhler
,
W. Köhler
,
N. Kohlstrunk
,
Z. Konopkova
,
A. Konstantinov
,
W. Kook
,
W. Koprek
,
M. Körfer
,
O. Korth
,
A. Kosarev
,
K. Kosiński
,
D. Kostin
,
Y. Kot
,
A. Kotarba
,
T. Kozak
,
V. Kozak
,
R. Kramert
,
M. Krasilnikov
,
A. Krasnov
,
B. Krause
,
L. Kravchuk
,
O. Krebs
,
R. Kretschmer
,
J. Kreutzkamp
,
O. Kröplin
,
K. Krzysik
,
G. Kube
,
H. Kuehn
,
N. Kujala
,
V. Kulikov
,
V. Kuzminych
,
D. La Civita
,
M. Lacroix
(1)
,
T. Lamb
,
A. Lancetov
,
M. Larsson
,
D. Le Pinvidic
(1)
,
S. Lederer
,
T. Lensch
,
D. Lenz
,
A. Leuschner
,
F. Levenhagen
,
Y. Li
,
J. Liebing
,
L. Lilje
,
T. Limberg
,
D. Lipka
,
B. List
,
J. Liu
,
S. Liu
,
B. Lorbeer
,
J. Lorkiewicz
,
H.H. Lu
,
F. Ludwig
,
K. Machau
,
W. Maciocha
,
C. Madec
(2)
,
C. Magueur
(1)
,
C. Maiano
,
I. Maksimova
,
K. Malcher
,
T. Maltezopoulos
,
E. Mamoshkina
,
B. Manschwetus
,
F. Marcellini
,
G. Marinkovic
,
T. Martinez
,
H. Martirosyan
,
W. Maschmann
,
M. Maslov
,
A. Matheisen
,
U. Mavric
,
J. Meissner
,
K. Meissner
,
M. Messerschmidt
,
N. Meyners
,
G. Michalski
,
P. Michelato
,
N. Mildner
,
M. Moe
,
F. Moglia
,
C. Mohr
,
S. Mohr
,
W. Möller
,
M. Mommerz
,
L. Monaco
,
C. Montiel
,
M. Moretti
,
I. Morozov
,
P. Morozov
,
D. Mross
,
J. Mueller
,
C. Müller
,
J. Müller
,
K. Müller
,
J. Munilla
,
A. Münnich
,
V. Muratov
,
O. Napoly
(2)
,
B. Näser
,
N. Nefedov
,
Reinhard Neumann
,
Rudolf Neumann
,
N. Ngada
,
D. Noelle
,
F. Obier
,
I. Okunev
,
J.A. Oliver
,
M. Omet
,
A. Oppelt
,
A. Ottmar
,
M. Oublaid
(1)
,
C. Pagani
,
R. Paparella
,
V. Paramonov
,
C. Peitzmann
,
J. Penning
,
A. Perus
(1)
,
F. Peters
,
B. Petersen
,
A. Petrov
,
I. Petrov
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S. Pfeiffer
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J. Pflüger
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S. Philipp
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Y. Pienaud
(1)
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P. Pierini
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S. Pivovarov
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M. Planas
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E. Pławski
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M. Pohl
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J. Polinski
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V. Popov
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S. Prat
(1)
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J. Prenting
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G. Priebe
,
H. Pryschelski
,
K. Przygoda
,
E. Pyata
,
B. Racky
,
A. Rathjen
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W. Ratuschni
,
S. Regnaud-Campderros
(2)
,
K. Rehlich
,
D. Reschke
,
C. Robson
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J. Roever
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M. Roggli
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J. Rothenburg
,
E. Rusiński
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R. Rybaniec
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H. Sahling
,
M. Salmani
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L. Samoylova
,
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F. Saretzki
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J. Schaffran
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H. Schlarb
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M. Schlösser
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V. Schlott
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C. Schmidt
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F. Schmidt-Foehre
,
M. Schmitz
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M. Schmökel
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T. Schnautz
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E. Schneidmiller
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M. Scholz
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B. Schöneburg
,
J. Schultze
,
C. Schulz
,
A. Schwarz
,
J. Sekutowicz
,
D. Sellmann
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E. Semenov
,
S. Serkez
,
D. Sertore
,
N. Shehzad
,
P. Shemarykin
,
L. Shi
,
M. Sienkiewicz
,
D. Sikora
,
M. Sikorski
,
A. Silenzi
,
C. Simon
(2)
,
W. Singer
,
X. Singer
,
H. Sinn
,
K. Sinram
,
N. Skvorodnev
,
P. Smirnow
,
T. Sommer
,
A. Sorokin
,
M. Stadler
,
M. Steckel
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B. Steffen
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N. Steinhau-Kühl
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F. Stephan
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M. Stodulski
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M. Stolper
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A. Sulimov
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R. Susen
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J. Świerblewski
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C. Sydlo
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E. Syresin
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V. Sytchev
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J. Szuba
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N. Tesch
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J. Thie
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A. Thiebault
(1)
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K. Tiedtke
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D. Tischhauser
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J. Tolkiehn
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S. Tomin
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F. Tonisch
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F. Toral
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I. Torbin
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A. Trapp
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D. Treyer
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G. Trowitzsch
,
T. Trublet
(2)
,
T. Tschentscher
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F. Ullrich
,
M. Vannoni
,
P. Varela
,
G. Varghese
,
G. Vashchenko
,
M. Vasic
,
C. Vazquez-Velez
,
A. Verguet
(1)
,
S. Vilcins-Czvitkovits
,
R. Villanueva
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B. Visentin
(2)
,
M. Viti
,
E. Vogel
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E. Volobuev
,
R. Wagner
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N. Walker
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T. Wamsat
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H. Weddig
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G. Weichert
,
H. Weise
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R. Wenndorf
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M. Werner
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R. Wichmann
,
C. Wiebers
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M. Wiencek
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T. Wilksen
,
I. Will
,
L. Winkelmann
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M. Winkowski
,
K. Wittenburg
,
A. Witzig
,
P. Wlk
,
T. Wohlenberg
,
M. Wojciechowski
,
F. Wolff-Fabris
,
G. Wrochna
,
K. Wrona
,
M. Yakopov
,
B. Yang
,
F. Yang
,
M. Yurkov
,
I. Zagorodnov
,
P. Zalden
,
A. Zavadtsev
,
D. Zavadtsev
,
A. Zhirnov
,
A. Zhukov
,
V. Ziemann
,
A. Zolotov
,
N. Zolotukhina
,
F. Zummack
,
D. Zybin
W. Decking
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S. Abeghyan
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P. Abramian
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K. Amyan
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V. Ayvazyan
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F. Babies
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P. Bak
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Résumé
The European XFEL is a hard X-ray free-electron laser (FEL) based on a high-electron-energy superconducting linear accelerator. The superconducting technology allows for the acceleration of many electron bunches within one radio-frequency pulse of the accelerating voltage and, in turn, for the generation of a large number of hard X-ray pulses. We report on the performance of the European XFEL accelerator with up to 5,000 electron bunches per second and demonstrating a full energy of 17.5 GeV. Feedback mechanisms enable stabilization of the electron beam delivery at the FEL undulator in space and time. The measured FEL gain curve at 9.3 keV is in good agreement with predictions for saturated FEL radiation. Hard X-ray lasing was achieved between 7 keV and 14 keV with pulse energies of up to 2.0 mJ. Using the high repetition rate, an FEL beam with 6 W average power was created.