11.4
Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy
(APXPS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
11.5
Spin-Resolved Photoemission Spectroscopies . . . . . . . . . . . . . 286
11.6
Angle-Resolved Photoemission (ARPES) . . . . . . . . . . . . . . . . 287
11.7
Auger Electron Spectroscopy (AES) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
11.7.1
Why Auger Spectroscopy? Why Synchrotron
Radiation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
11.8
More Is Not Always Better . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
11.8.1
Sample Charging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
11.8.2
Space-Charge Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
11.9
Suggested Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
11.10 Reference Books and Review Articles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
12 Free-Electron Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
12.1
Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
12.2
Peak Brightness vs. Average Brightness: A New Figure
of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
12.3
Why Is Peak Brightness Important? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
12.3.1
A Condensed FEL History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
12.4
FEL Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
12.4.1
SASE Properties: The FEL or Pierce
Parameter ρ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
12.4.2
SASE Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
12.4.3
Seeded FELs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
12.5
The XFELO Option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
12.6
Free-Electron Laser Laboratories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
12.7
Applications of Peak Brightness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
12.7.1
Second-Harmonic Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
12.7.2
Two-Photon Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
12.7.3
Stimulated Emission: X-ray Lasers . . . . . . . . . . . . . 307
12.7.4
Femtosecond XMCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.7.5
Miscellaneous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
12.8
Are FELs Lasers? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
12.9
Is This Synchrotron Radiation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
12.10 Suggested Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
12.11 Reference Books and Review Articles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Afterward . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Appendix A: Fundamental Constants and Useful
Conversion Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
Appendix B: Storage Ring Synchrotron Radiation Facilities . . . . . . . . . 315
Appendix C: Properties of Magnets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Appendix D: Special Functions for Synchrotron Radiation . . . . . . . . . . 319
Contents
xix