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上海X射线自由电子激光装置(SXFEL)作为第四代光源,同时具备高亮度、短脉冲、空间全相干、波长连续可调等一系列优点,在物理、化学、生命科学等诸多领域拥有广阔的应用前景。作为产生辐射的媒质,电子束团的峰值流强对自由电子激光的饱和输出至关重要。在实验中,为了得到理想的峰值流强,电子束团要经过一系列束团压缩器进行压缩,其长度往往在亚皮秒量级,甚至达到百飞秒以内。因此,在已知束团电荷量的情况下,束团长度测量是上海X射线自由电子激光装置实现稳定、饱和辐射输出的关键技术之一。本文详细调研了国际上顶尖自由电子激光实验室针对电子束长的主流测量手段,并决定采用基于相干渡越辐射(CTR)的测量技术对SXFEL装置的束团长度进行测量。在实现同样时间分辨率的情况下,与其它束团长度测量技术相比,CTR测量技术是一种更为简单经济的测量手段。本文首先系统研究了CTR束团长度测量技术的基本原理和电子束团纵向分布重建方法,通过利用标准红外光源对该测量系统进行标定,可以反解出束团形状因子,进而实现对电子束团纵向分布的重建,为进一步探索自由电子激光辐射新机制,比如HGHG,EEHG,积累技术储备。在此基础上,针对SXFEL装置的束流参数特点,设计了一套以迈克尔逊干涉仪和Golay Cell为核心元件的束团长度测量系统。理论和模拟分析显示,该测量系统的束团长度测量范围为:20fs-3ps,可以很好地满足SXFEL装置的测量需求。鉴于前述束团长度测量技术是一种多发、平均的束团长度测量手段,要求电子束流具有很好的稳定性,本文还针对基于CTR的束团长度单发测量技术进行了探讨,为SXFEL装置进一步发展单发、实时的束团长度测量技术作铺垫。紧接着,我们在SXFEL装置上搭建了测量系统,并进行了测量实验,成功实现了束团长度测量。为了验证该测量方案的可信度,我们利用束团压缩器的压缩比对测量位置处束团长度进行了估算。通过对比不同加速相位下束团长度的CTR实验测量值与理论估算值,证明了基于CTR实验的束团长度测量结果可靠性。另外还通过零相位法、偏转腔法对束团长度进行了测量研究,进一步验证了CTR实验结果。