The potential of eupraxia@sparc_lab for radiation based techniques

Abstract

A proposal for building a Free Electron Laser, EuPRAXIA@SPARC_LAB, at the Laboratori Nazionali di Frascati, is at present under consideration. This FEL facility will provide a unique combination of a high brightness GeV-range electron beam generated in a X-band RF linac, a 0.5 PW-class laser system and the first FEL source driven by a plasma accelerator. The FEL will produce ultra-bright pulses, with up to 1012 photons/pulse, femtosecond timescale and wavelength down to 3 nm, which lies in the so called “water window”. The experimental activity will be focused on the realization of a plasma driven short wavelength FEL able to provide high-quality photons for a user beamline. In this paper, we describe the main classes of experiments that will be performed at the facility, including coherent diffraction imaging, soft X-ray absorption spectroscopy, Raman spectroscopy, Resonant Inelastic X-ray Scattering and photofragmentation measurements. These techniques will allow studying a variety of samples, both biological and inorganic, providing information about their structure and dynamical behavior. In this context, the possibility of inducing changes in samples via pump pulses leading to the stimulation of chemical reactions or the generation of coherent excitations would tremendously benefit from pulses in the soft X-ray region. High power synchronized optical lasers and a TeraHertz radiation source will indeed be made available for THz and pump–probe experiments and a split-and-delay station will allow performing XUV-XUV pump–probe experiments.Fil: Balerna, Antonella. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Bartocci, Samanta. Università degli studi di Sassari; ItaliaFil: Batignani, Giovanni. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; ItaliaFil: Cianchi, Alessandro. Universita Tor Vergata; Italia. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Chiadroni, Enrica. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Coreno, Marcello. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; Italia. Istituto di Struttura della Materia; ItaliaFil: Cricenti, Antonio. Istituto di Struttura della Materia; ItaliaFil: Dabagov, Sultan. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; Italia. National Research Nuclear University; Rusia. Lebedev Physical Institute; RusiaFil: Di Cicco, Andrea. Universita Degli Di Camerino; ItaliaFil: Faiferri, Massimo. Università degli studi di Sassari; ItaliaFil: Ferrante, Carino. Università degli studi di Roma “La Sapienza”; Italia. Center for Life Nano Science @Sapienza; ItaliaFil: Ferrario, Massimo. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Fumero, Giuseppe. Università degli studi di Roma “La Sapienza”; ItaliaFil: Giannessi, Luca. Elettra-Sincrotrone Trieste; Italia. ENEA C.R. Frascati; ItaliaFil: Gunnella, Roberto. Universita Degli Di Camerino; ItaliaFil: Leani, Juan Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Lupi, Stefano. Università degli studi di Roma “La Sapienza”; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Roma La Sapienza; ItaliaFil: Macis, Salvatore. Università degli Studi di Roma Tor Vergata; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Roma Tor Vergata; ItaliaFil: Manca, Rosa. Università degli studi di Sassari; ItaliaFil: Marcelli, Augusto. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; Italia. Consiglio Nazionale delle Ricerche; ItaliaFil: Masciovecchio, Claudio. Elettra-Sincrotrone Trieste; ItaliaFil: Minicucci, Marco. Universita Degli Di Camerino; ItaliaFil: Morante, Silvia. Universita Tor Vergata; Italia. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Perfetto, Enrico. Universita Tor Vergata; Italia. Consiglio Nazionale delle Ricerche; ItaliaFil: Petrarca, Massimo. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Pusceddu, Fabrizio. Università degli studi di Sassari; ItaliaFil: Rezvani, Javad. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; ItaliaFil: Robledo, José Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Rossi, Giancarlo. Centro Fermi—Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche “Enrico Fermi”; Italia. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare.; Italia. Universita Tor Vergata; ItaliaFil: Sanchez, Hector Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Scopigno, Tullio. 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