Recent results from simultaneous long-term stability measurements of the beam position and photon energy of the synchrotron beam at the soft X-ray beamline P04 at PETRA III (DESY, Hamburg) are presented. The data was obtained by operating the built-in, non-invasive diagnostic unit directly upstream the beamline focus in parallel with a user experiment. We demonstrate that a sophisticated data evaluation based on principal component analysis results a high positional accuracy better than a few micron and a stable photon energy measurement with an uncertainty in the low ppm regime. Even subtle effects caused by abnormalities in the electron storage ring operation (e.g. short interruptions of the electron injection) are revealed hereby. Utilizing online diagnostic data for feedback controls will enable unprecedented stability of beamline operation at synchrotrons and FEL sources in the future.

1.
J.
Viefhaus
,
F.
Scholz
,
S.
Deinert
,
L.
Glaser
,
M.
Ilchen
,
J.
Seltmann
,
P.
Walter
, and
F.
Siewert
,
Nuclear Instruments & Methods In Physics Research A
710
,
151
154
(
2013
).
2.
E.
Allaria
,
B.
Diviacco
,
C.
Callegari
,
P.
Finetti
,
B.
Mahieu
,
J.
Viefhaus
,
M.
Zangrando
,
G.
De Ninno
,
G.
Lam­bert
,
E.
Ferrari
,
J.
Buck
,
M.
Ilchen
,
B.
Vodungbo
,
N.
Mahne
,
C.
Svetina
,
C.
Spezzani
,
S.
Di Mitri
,
G.
Penco
,
M.
Trovo
,
W. M.
Fawley
,
P. R.
Rebernik
,
D.
Gauthier
,
C.
Grazioli
,
M.
Coreno
,
B.
Ressel
,
A.
Kivimaeki
,
T.
Mazza
,
L.
Glaser
,
F.
Scholz
,
J.
Seltmann
,
P.
Gessler
,
J.
Gruenert
,
A.
De Fanis
,
M.
Meyer
,
A.
Knie
,
S. P.
Moeller
,
L.
Raimondi
,
F.
Capotondi
,
E.
Pedersoli
,
O.
Plekan
,
M. B.
Danailov
,
A.
Demidovich
,
I.
Nikolov
,
A.
Abrami
,
J.
Gautier
,
J.
Luening
,
P.
Zeitoun
, and
L.
Giannessi
,
Physical Review X
4
,
041040–1
15
(
2014
).
3.
E.
Ferrari
,
E.
Allaria
,
J.
Buck
,
G.
De Ninno
,
B.
Diviacco
,
D.
Gauthier
,
L.
Giannessi
,
L.
Glaser
,
Z.
Huang
,
M.
Ilchen
,
G.
Lambert
,
A. A.
Lutman
,
B.
Mahieu
,
G.
Penco
,
C.
Spezzani
, and
J.
Viefhaus
,
Scientific Reports
5
,
13531–1
8
(
2015
).
4.
A. A.
Lutman
,
J. P.
MacArthur
,
M.
Ilchen
,
A. O.
Lindahl
,
J.
Buck
,
R. N.
Coffee
,
G. L.
Dakovski
,
L.
Dammann
,
Y.
Ding
,
H. A.
Durr
,
L.
Glaser
,
J.
Grunert
,
G.
Hartmann
,
N.
Hartmann
,
D.
Higley
,
K.
Hirsch
,
Y. I.
Levashov
,
A.
Marinelli
,
T.
Maxwell
,
A.
Mitra
,
S.
Moeller
,
T.
Osipov
,
F.
Peters
,
M.
Planas
,
I.
Shevchuk
,
W. F.
Schlotter
,
F.
Scholz
,
J.
Seltmann
,
J.
Viefhaus
,
P.
Walter
,
Z. R.
Wolf
,
Z.
Huang
, and
H.-D.
Nuhn
,
Nature Photonics
10
,
468
472
(
2016
).
5.
G.
Hartmann
,
A. O.
Lindahl
,
A.
Knie
,
N.
Hartmann
,
A. A.
Lutman
,
J. P.
MacArthur
,
I.
Shevchuk
,
J.
Buck
,
A.
Galler
,
J. M.
Glownia
,
W.
Helml
,
Z.
Huang
,
N. M.
Kabachnik
,
A. K.
Kazansky
,
J.
Liu
,
A.
Marinelli
,
T.
Mazza
,
H. D.
Nuhn
,
P.
Walter
,
J.
Viefhaus
,
M.
Meyer
,
S.
Moeller
,
R. N.
Coffee
, and
M.
Ilchen
,
Review of Scientific Instruments
87
,
083113–1
6
(
2016
).
6.
C. v. K.
Schmising
,
D.
Weder
,
T.
Noll
,
B.
Pfau
,
M.
Hennecke
,
C.
Strueber
,
I.
Radu
,
M.
Schneider
,
S.
Staeck
,
C. M.
Guenther
,
J.
Luning
,
A. e. D.
Merhe
,
J.
Buck
,
G.
Hartmann
,
J.
Viefhaus
,
R.
Treusch
, and
S.
Eisebitt
,
Review of Scientific Instruments
88
,
053903–1
8
(
2017
).
7.
L.
Mueller
,
G.
Hartmann
,
S.
Schleitzer
,
M. H.
Berntsen
,
M.
Walther
,
R.
Rysov
,
W.
Roseker
,
F.
Scholz
,
J.
Selt­mann
,
L.
Glaser
,
J.
Viefhaus
,
K.
Mertens
,
K.
Bagschik
,
R.
Froemter
,
A.
De Fanis
,
I.
Shevchuk
,
K.
Medjanik
,
G.
Oehrwall
,
H. P.
Oepen
,
M.
Martins
,
M.
Meyer
, and
G.
Gruebel
,
Review of Scientific Instruments
89
,
036103–1
3
(
2018
).
8.
N.
Hartmann
,
G.
Hartmann
,
R.
Heider
,
M. S.
Wagner
,
M.
Ilchen
,
J.
Buck
,
A. O.
Lindahl
,
C.
Benko
,
J.
Gruenert
,
J.
Krzywinski
,
J.
Liu
,
A. A.
Lutman
,
A.
Marinelli
,
T.
Maxwell
,
A. A.
Miahnahri
,
S. P.
Moeller
,
M.
Planas
,
J.
Robinson
,
A. K.
Kazansky
,
N. M.
Kabachnik
,
J.
Viefhaus
,
T.
Feurer
,
R.
Kienberger
,
R. N.
Coffee
, and
W.
Helml
,
Nature Photonics
12
,
215
220
(
2018
).
9.
M.
Waitz
,
R. Y.
Bello
,
D.
Metz
,
J.
Lower
,
F.
Trinter
,
C.
Schober
,
M.
Keiling
,
U.
Lenz
,
M.
Pitzer
,
K.
Mertens
,
M.
Martins
,
J.
Viefhaus
,
S.
Klumpp
,
T.
Weber
,
L. P. H.
Schmidt
,
J. B.
Williams
,
M. S.
Schoeffler
,
V. V.
Serov
,
A. S.
Kheifets
,
L.
Argenti
,
A.
Palacios
,
F.
Martin
,
T.
Jahnke
, and
R.
Doerner
,
Nature Communications
8
,
2266–1
8
(
2017
).
10.
I. T.
Jolliffe
and
J.
Cadima
,
Philosophical Transactions of the Royal Society A
374
,
20150202–1
16
(
2016
).
11.
J.
Buck
,
J.
Viefhaus
,
F.
Scholz
,
M.
Ilchen
,
L.
Glaser
,
C.
Oezkan
,
W.
Freund
,
J.
Gruenert
, and
S.
Molodtsov
,
X-ray Free-electron Lasers: Beam Diagnostics, Beamline Instrumentation, and Applications
,
Proceedings of SPIE
,
8504
,
85040U–1
8
(
2012
).
12.
M.
Braune
,
J.
Buck
,
M.
Kuhlmann
,
S.
Grunewald
,
S.
Düsterer
,
J.
Viefhaus
, and
K.
Tiedtke
,
Journal of Synchrotron Radiation
25
,
3
15
(
2018
).