Accurate prediction of X-ray pulse properties from a free-electron laser using machine learning - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Communications Année : 2017

Accurate prediction of X-ray pulse properties from a free-electron laser using machine learning

A. Sanchez-Gonzalez
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P. Micaelli
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T. R. Barillot
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M. Ilchen
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A. A. Lutman
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A. Marinelli
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T. Maxwell
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A. Achner
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M. Agåker
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N. Berrah
C. Bostedt
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J. D. Bozek
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J. Buck
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P. H. Bucksbaum
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S. Carron Montero
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B. Cooper
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J. P. Cryan
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M. Dong
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R. Feifel
L. J. Frasinski
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H. Fukuzawa
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A. Galler
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G. Hartmann
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N. Hartmann
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A. S. Johnson
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A. O. Lindahl
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J. Liu
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K. Motomura
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M. Mucke
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C. O'Grady
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J.-E. Rubensson
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E. R. Simpson
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R. J. Squibb
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C. Såthe
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K. Ueda
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D. J. Walke
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V. Zhaunerchyk
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R. N. Coffee
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J. P. Marangos
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Résumé

Free-electron lasers providing ultra-short high-brightness pulses of X-ray radiation have great potential for a wide impact on science, and are a critical element for unravelling the structural dynamics of matter. To fully harness this potential, we must accurately know the X-ray properties: intensity, spectrum and temporal profile. Owing to the inherent fluctuations in free-electron lasers, this mandates a full characterization of the properties for each and every pulse. While diagnostics of these properties exist, they are often invasive and many cannot operate at a high-repetition rate. Here, we present a technique for circumventing this limitation. Employing a machine learning strategy, we can accurately predict X-ray properties for every shot using only parameters that are easily recorded at high-repetition rate, by training a model on a small set of fully diagnosed pulses. This opens the door to fully realizing the promise of next-generation high-repetition rate X-ray lasers.

Dates et versions

hal-03019136 , version 1 (23-11-2020)

Identifiants

Citer

A. Sanchez-Gonzalez, P. Micaelli, C. Olivier, T. R. Barillot, M. Ilchen, et al.. Accurate prediction of X-ray pulse properties from a free-electron laser using machine learning. Nature Communications, 2017, ⟨10.1038/ncomms15461⟩. ⟨hal-03019136⟩
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