Existing x-ray sources based on inverse Compton scattering rely on free-space lasers and have modest efficiency due to the inherent limitation of maintaining their peak field intensity over a few Rayleigh lengths. Moreover, their typical interaction spots are tens of micrometres in diameter and they rely on large electron accelerators. We propose a new structure that mitigates many of these limiting factors by confining the interaction in an optical Bragg waveguide, specially designed to support a TEM mode within its sub-micrometre hollow core. This allows the e-beam–laser interaction to be as long as the waveguide itself, resulting in superior spectral quality of the emerging x-ray. Furthermore, the regular RF accelerator may be replaced by an optical Bragg accelerator. This two-stage design, from acceleration to x-ray emission, is expected to have a table-top size, and it is estimated to provide x-ray brightness of 3 × 1017 (photons s−1 mm−2 mrad−2/0.1%BW), while utilizing laser power several orders of magnitude smaller than comparable free-space sources.
既存の逆コンプトン散乱に基づくX線源は、自由空間レーザーに依存しており、そのピーク電界強度を数レイリー長にわたって維持するという本質的な制約のため、効率は限定的である。さらに、その典型的な相互作用スポットは直径数十マイクロメートルであり、大型の電子加速器も必要とする。我々は、サブミクロンのホローコア内にTEMモードを特異的に支持するよう設計された光ブラッグ導波路内に相互作用を閉じ込めることで、これらの制限要因の多くを緩和する新構造を提案する。これにより、電子ビームとレーザーの相互作用長を導波路自体の長さまで延伸でき、生成されるX線のスペクトル品質が向上する。さらに、通常のRF加速器を光ブラッグ加速器に置き換えることも可能である。この加速からX線放出までの2段階設計は、テーブルトップサイズになると期待され、同等の自由空間光源と比較して数桁小さいレーザーパワーで、3 × 10¹⁷（光子 s⁻¹ mm⁻² mrad⁻² / 0.1% BW）のX線輝度を達成すると見積もられる。