[發明專利]電子脈沖準線性對稱型脈寬壓縮裝置及方法

有效

• 申請號: 201110450585.3
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102496539A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王超;田進壽;劉虎林;徐向晏;曹希斌;溫文龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01J3/02
• 分類號: H01J3/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

1.電子脈沖準線性對稱型脈寬壓縮裝置，以電子脈沖的傳輸方向建立Z軸，其特征在于：包括沿Z軸方向依次設置透射式光電陰極(1)、交變電場諧振腔(3)以及直流電源，所述交變電場諧振腔(3)的一側設置有陽極柵網(4)、另一側設置有調制柵網(5)，

所述直流電源的正極接陽極柵網(4)，所述直流電源的負極接透射式光電陰極(1)，所述陽極柵網(4)和透射式光電陰極(1)之間為靜態均勻軸向加速電場區，所述交變電場諧振腔(3)中陽極柵網(4)與調制柵網(5)之間為電子脈沖能量調制區，所述調制柵網(5)和目標平面(7)之間為電子脈沖無場漂移空間，沿Z軸方向設置均勻磁場所述電子脈沖能量調制區設置有軸向交變電場。

2.根據權利要求書1所述的電子脈沖準線性對稱型脈寬壓縮裝置，其特征在于：所述觸發信號通過信號觸發器(6)在電子脈沖能量調制區內產生軸向交變電場。

3.電子脈沖準線性對稱型脈寬壓縮方法，其特征在于：包括以下步驟：

1】以電子脈沖傳輸方向建立Z軸且沿Z軸方向設置均勻磁場，且使電子脈沖束傳輸過程中橫向截面保持不變；

2】在均勻磁場中沿Z軸方向建立靜態均勻軸向加速電場區、電子脈沖能量調制區和電子脈沖無場漂移空間；其中：靜態均勻軸向加速電場區由透射式光電陰極(1)和陽極柵網(4)構建，電子脈沖能量調制區由交變電場諧振腔(3)的陽極柵網(4)與調制柵網(5)構建；電子脈沖無場漂移空間由制柵網(5)和目標平面(7)構建；

3】準線性對稱型能量調制及脈寬壓縮：

3.1】電子脈沖加速：通過直流電源為靜態均勻軸向加速電場區提供加速電壓U，根據電子脈沖的初始能量彌散Δε₀、初始脈沖寬度為τ₀以及靜態均勻軸向加速電場區的寬度d₁，電子脈沖初始軸向長度l₀及最前沿與最后沿電子的初始速度差Δv₀，有如下關系：

Δv0=2Δϵ0me+ηUτ0di.---(1)]]>

其中η＝e/m_e為電子的荷質比，

得到：電子脈沖最前沿電子的軸向能量為電子脈沖最后沿電子的軸向能量為ε_last＝0，

已知初始軸向能量為ε_i的電子脈沖在靜態均勻軸向加速電場區的渡越時間為：

t1(ϵi)=med1eU[2(ϵi+eU)me-2ϵime],---(2)]]>

據此可求得電子脈沖到達陽極柵網的脈沖寬度τ＝t₁(ε_last)-t₁(ε_first)；

如果設電子脈沖最前沿處電子渡越靜態均勻軸向加速電場區的時間為t_min，則有如下關系：

tmin=tmid-τ2,---(3)]]>

同理，電子脈沖最后沿處電子渡越靜態均勻軸向加速電場區的時間t_max亦有如下關系成立：

tmax=tmid+τ2.---(4)]]>

其中電子脈沖的中間處電子渡越靜態均勻軸向加速電場區的時間：

t_mid＝(t_min+t_max)/2；

3.2】調制：

3.2.1】給電子脈沖能量調制區施加軸向交變電場，所述軸向交變電壓為U_m(t)＝-U₀sin(2πt/T_m)，其中交變電壓的正方向為Z軸方向，U₀為交變電壓峰值，T_m為交變電壓周期，t＝0為透射式光陰極產生光電子脈沖的時刻；

其中交變電壓周期T_m滿足以下條件：

tmid=(n+12)Tm,---(5)]]>

tmin≥(n+512)Tm.---(6)]]>

其中n為正整數，

根據(5)和(6)得到：n≤6tmin-5tmid12(tmid-tmin),]]>

3.3】脈沖壓縮幅度計算：

在滿足調制電壓周期T_m的條件下，電子脈沖從電子脈沖能量調制區出口處到目標平面的電子脈沖最前沿脈寬壓縮幅度為：

Δtfirst=LUm(tmin)2U12ηU,---(7)]]>

電子脈沖從電子脈沖能量調制區出口處到目標平面的脈沖電子的最后沿電子的壓縮幅度為：

Δtlast=LUm(tmax)2U12ηU,---(8)]]>

電子脈沖從電子脈沖能量調制區出口處到目標平面的脈沖電子的整體壓縮幅度為：

Δt＝Δt_last-Δt_first.????????????????????????????????(9)

Δt＝2Δt_last.????????????????????????????????????????(10)