実験ステーション
実験ステーションにて利用可能な装置
実験ステーションにおいては、XFEL集光装置、同期光学レーザー、到達タイミングモニタといった常設の基盤装置に加え、各種の共用実験装置（可搬式）および検出器を利用可能です。 また、 ユーザーが実験装置を持ち込んで利用することも可能です。それぞれのステーションで利用可能な装置と典型的な応用分野を以下の表にまとめています。
BL3実験ステーション
| 集光装置 (集光サイズ) | 同期レーザー | アライバルタイミング モニタ*1 | 典型的な共用実験装置*2 | 典型的な応用分野 | |
| EH2 | Be屈折レンズ(> 2 μmΦ) | CPA/OPA | 利用可能 | 汎用多軸回折計 DAPHNIS*2 | 超高速物質科学 超高速化学 結晶構造解析（SFX/FPX） 原子・分子・光学（AMO） |
| EH4c | 1 µm KB ミラー(~1 μmΦ) | CPA | 利用可能 | 汎用多軸回折計 | 超高速化学 原子分子科学 非線形/量子光学 |
| EH5 | 300exa KB ミラー(~100 nm × 200 nm) | 300exa 実験装置 | 非線形/量子光学 | ||
| KB ミラー (HP-NSL実験) (> 500 nmΦ) | ハイパワーナノ秒レーザー(HP-NSL) | HP-NSL用実験装置 | 高エネルギー密度科学 |
BL2実験ステーション
| 集光装置 (集光サイズ) | 同期レーザー | アライバルタイミング モニタ*1 | 典型的な共用実験装置*2 | 典型的な応用分野 | |
| EH3/EH4b | 1 μm KB ミラー(~1 μmΦ) | ナノ秒グリーンレーザー/ナノ秒OPO | DAPHNIS MAXIC*3 | 結晶構造解析（SFX/FPX） コヒーレント回折イメージング | |
| EH6 | Be 屈折レンズ (> 2 μm2) | ハイパワーフェムト秒レーザー(HP-FSL) | HP-FSL用相互作用チャンバー*4 | 高エネルギー密度科学 非線形/量子光学 |
*2) K. Tono et al., J. Synchrotron Rad. 22, 532-537 (2015). doi:10.1107/S1600577515004464
*3) C. Song et al., J. Appl. Cryst. 47, 188-197 (2014). doi:10.1107/S1600576713029944
*4) T. Yabuuchi et al., J. Synchrotron Rad. 26, 585 (2019). doi: 10.1107/S1600577519000882.
集光装置と集光ビームパラメータ
| 典型的なビームサイズ (半値全幅, @10 keV) | 発散角 (半値全幅, @10 keV) | |
| 非集光 (@光学ハッチ) | ~350 μmΦ | 2 μrad |
| 1 μm KB ミラー | ~1 μmΦ | 0.9 mrad(H) x 0.6 mrad(V) |
| 300exa KB ミラー | ~100 nm(H) × 200nm(V) | 4 mrad(H) x 2 mrad(V) |
| KB ミラー (HP-NSL実験) | > 500 nmΦ | 2 mrad(H) × 1 mrad(V) |
| Be屈折レンズ | > 2 μmΦ | > 0.1 mrad (集光点に依存) |
フェムト秒同期レーザーシステム
ポンプ・プローブ実験に使用されるフェムト秒光学レーザーパルスは、レーザーブース内に設置された同期レーザーシステムから輸送光路を通り、実験ステーション2、および4c（EH2, EH4c）に供給されています。 このレーザーシステムは、 チタンサファイヤ（Ti:sapphire）ベースのチャープパルス増幅器（CPA: chirped pulse amplifier）で構成されており、 波長800 nmにおいて、パルスエネルギー12 mJ 以上、パルス幅30 fs (FWHM) 以下のビームをユーザー実験に提供します。また、非線形結晶を用いて、第2高調波（波長400 nm）、第3高調波（波長266 nm）、第4高調波（波長200 nm）の生成も可能です。光パラメトリック増幅器（OPA: optical parametric amplifier）は、CPAからのパルス光を励起光として、波長1.1~2.6 μmの波長可変な赤外光を発生します。更に波長変換ユニットを用いて、可視〜紫外光領域に波長可変領域を拡大できます（EH2において利用可能）。回転式シャッターを用いることで、レーザーパルスの照射レートをXFELの繰り返しレート（最大60 Hz）に合わせるだけでなく、分周することも可能です。 XFELパルスに対する同期レーザーパルスの遅延時間は、電気的な遅延装置を用いて約1 ps単位、光学遅延ステージを用いて約7 fs単位での調整が可能です。
同期レーザー1号機
| 波長 | パルスエネルギー | 繰返し | パルス時間幅 |
| CPA 800 nm | 12 mJ | 60 Hz | 30 fs |
| SHG 400 nm | 500 μJ | 60 Hz | - |
| THG 266 nm | 200 μJ | 60 Hz | - |
| FHG 200 nm | 20 μJ | 60 Hz | - |
ハイパワーフェムト秒レーザーシステム
レーザーハッチ6（LH6）内に設置されたハイパワー（>100 TW）フェムト秒レーザーシステムは、実験ハッチ6（EH6）におけるポンプ・プローブ実験に使用されます。このチャープパルス増幅法（CPA）を利用したチタンサファイヤ（Ti:sapphire）レーザーは、現在、最大~8J、パルス幅30-40 fsのレーザーパルスを相互作用真空チャンバーに供給可能です。軸外し放物面鏡を利用して試料上で約20 μmまで集光されることにより、集光強度は1019 W/cm2程度となります。レーザー装置自体は1 Hzで運転可能ですが、典型的な実験においては、試料の位置合わせのためにショット頻度はおよそ数分に1ショット程度です。このハイパワーレーザーパルスとXFELパルスの遅延時間は、電気的または音響光学素子を用いることで、0.1 ps程度以下の精度で調整が可能です。レーザー装置の時間ジッター及びドリフトのため、ポンプ・プローブ実験に使用される実用的な時間遅延刻みは、現在のところ数百fs程度です。アライバルタイミングモニタは、この実験基盤には未整備です。