和目前的设备一样，LCLS-II将使用加速到接近光速的电子来产生亮度极高的X射线激光束。这些电子从一连串磁体中间飞过（这一装置名叫波荡器），迫使电子按照弯弯曲曲的路径飞行，并以X射线的形式释放出能量。但这些电子被加速的方式则与现在的有很大区别，从而使LCLS-II的能力得到了进一步加强。
我们现在采用的方法是，将电子放在一根处于室温的铜管中加速，每秒能产生120次X射线脉冲。
这些铌金属超导腔位于一连串地下低温恒温器中，当电子从加速器中快速飞过时，能量将大大增加
但在研发LCLS-II时，研究人员将安装一台超导加速器。之所以叫做“超导”，是因为它的加速器空腔由金属铌制成，在冷冻到零下456华氏度（约零下271摄氏度时），电流损耗几乎为零。
X射线激光器想象图
加速电子时，电子会从一连串这样的空腔中穿过，产生几乎连续不断的X射线激光束，每秒钟产生一百万次激光脉冲，平均比LCLS亮一万倍。
为了实现此次重大升级，斯坦福直线加速器中心已经与另外四所国家实验室（阿贡国家实验室、伯克利实验室、费米实验室和杰弗逊实验室）以及康奈尔大学共同组建了一支研究团队，每个实验室都将为项目筹划、组件设计、获取和装配做出重大的贡献。
