[發(fā)明專利]一種產(chǎn)生色散切倫科夫輻射的裝置以及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710146605.5
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN108572491B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉維浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: G02F1/37
• 分類號: G02F1/37
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發(fā)明公開了一種產(chǎn)生色散切倫科夫輻射的裝置以及方法，該裝置包括：基底；位于基底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的相對介電常數(shù)大于所述基底的相對介電常數(shù)；帶電粒子發(fā)射器，所述帶電粒子發(fā)射器用于產(chǎn)生預設(shè)初速度的帶電粒子；所述基底與所述介質(zhì)層均為非色散介質(zhì)；當所述裝置用于產(chǎn)生色散切倫科夫輻射時，所述帶電粒子發(fā)射器使得帶電粒子平行入射所述介質(zhì)層的表面，使得所述初速度的方向平行于所述介質(zhì)層的表面，且使得所述帶電粒子與所述介質(zhì)層的表面具有小于預設(shè)高度的間隙；所述帶電粒子激勵起沿所述介質(zhì)層表面平行傳輸?shù)谋砻骐姶挪ǎ凰霰砻骐姶挪ㄔ谒鼋橘|(zhì)層內(nèi)產(chǎn)生色散切倫科夫輻射。本發(fā)明技術(shù)方案可通過非色散介質(zhì)實現(xiàn)色散切倫科夫輻射。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁學技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種產(chǎn)生色散切倫科夫輻射的裝置以及方法。

背景技術(shù)

切倫科夫輻射(Cherenkov radiation)是指當帶電粒子的運動速度超過周圍媒質(zhì)中的光速的情況下產(chǎn)生的一種電磁輻射現(xiàn)象，它在高能粒子物理學、宇宙射線物理、電磁輻射源等領(lǐng)域具有重要的應用，自發(fā)現(xiàn)之日起即為全球熱點研究課題。

當介質(zhì)為非色散介質(zhì)時，切倫科夫輻射場的方向集中在特定的方向(即θ方向)，且滿足切倫科夫輻射角公式：

公式(1)中θ是輻射方向與粒子運動方向的夾角，v是粒子運動速度，c是真空中的光速，是介質(zhì)的折射率，ε為介質(zhì)相對介電常數(shù)。當介質(zhì)是色散的情況下，折射率n即是隨頻率變化而變化的，輻射方向與粒子速度方向的夾角θ也將隨頻率變化。

現(xiàn)有技術(shù)中，只能采用色散介質(zhì)材料實現(xiàn)色散切倫科夫輻射。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種產(chǎn)生色散切倫科夫輻射的裝置以及方法，可以通過非色散介質(zhì)實現(xiàn)色散切倫科夫輻射，解決了現(xiàn)有技術(shù)中只能采用色散介質(zhì)材料實現(xiàn)色散切倫科夫輻射的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種產(chǎn)生色散切倫科夫輻射的裝置，所述裝置包括：

基底；

位于基底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的相對介電常數(shù)大于所述基底的相對介電常數(shù)；

帶電粒子發(fā)射器，所述帶電粒子發(fā)射器用于產(chǎn)生預設(shè)初速度的帶電粒子；

所述基底與所述介質(zhì)層均為非色散介質(zhì)；

當所述裝置用于產(chǎn)生色散切倫科夫輻射時，所述帶電粒子發(fā)射器用于使得帶電粒子平行入射所述介質(zhì)層的表面，使得所述初速度的方向平行于所述介質(zhì)層的表面，且使得所述帶電粒子與所述介質(zhì)層的表面具有小于預設(shè)高度的間隙；所述帶電粒子激勵起沿所述介質(zhì)層表面平行傳輸?shù)谋砻骐姶挪ǎ凰霰砻骐姶挪ㄔ谒鼋橘|(zhì)層內(nèi)產(chǎn)生色散切倫科夫輻射。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述基底的相對介電常數(shù)范圍是2-5，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述介質(zhì)層的相對介電常數(shù)大于20。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述介質(zhì)層的厚度范圍是30nm-50nm，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述預設(shè)高度小于1μm。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述基底的厚度大于10倍的所述介質(zhì)層厚度。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述帶電粒子的出射能量范圍是40KeV-100KeV，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述基底為玻璃基底、或是陶瓷基底。

優(yōu)選的，在上述裝置中，所述介質(zhì)層為非色散的人工超材料薄膜。

本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)生色散切倫科夫輻射的方法，采用上述裝置，其特征在于，所述方法包括：