[發明專利]一種用于納秒和皮秒激光束聯合打靶的時序診斷系統

有效

• 申請號: 201710247059.4
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106908829B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張鋒;單連強;李晉;盧峰
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

本發明公開了一種用于納秒和皮秒激光束聯合打靶的時序診斷系統，用于激光等離子體實驗中同時采用納秒激光束和皮秒激光束進行聯合打靶的時序精密診斷。所述的時序診斷系統包括沿水平方向順序排列的成像狹縫板、硬X射線屏蔽體、光陰極狹縫板、光陰極和條紋相機。在實驗中，納秒激光束打靶產生的軟X射線經過狹縫板成像后照射至光陰極部分區域；皮秒激光束打靶產生的硬X射線直接穿過狹縫板（不成像）后照射光陰極全部區域。原來光源位置重合的兩種X射線在條紋相機記錄的圖像上可以從空間上分開，進而實現對納秒激光束和皮秒激光束之間時序關系的診斷。本發明的時序診斷系統具有十皮秒級時間分辨，并兼顧一定的軟X射線空間分辨，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于激光聚變研究領域和X射線探測領域，具體涉及一種用于納秒和皮秒激光束聯合打靶的時序診斷系統。

背景技術

隨著超短脈沖激光技術的飛速發展，在激光實驗研究中已經越來越多的需要用到多種功率密度的激光束聯合打靶：如納秒激光束和皮秒激光束進行聯合打靶物理研究。一種典型的應用即是快點火物理研究中，需要同時運用納秒激光束來對CD靶丸進行壓縮，同時用皮秒激光束產生超熱電子束對壓縮等離子體進行加熱或者產生X射線進行密度診斷。這些實驗研究迫切需要保證皮秒激光束在最大壓縮時刻注入到靶點，且由于注入時間窗口只有百皮秒量級，因此需要對納秒激光束和皮秒激光束之間的時序進行高時間精度的診斷。另外，這種實驗方式中，通常納秒激光束和皮秒激光束打靶點在空間上重合，也進一步增加了時序診斷的難度。已有的方法包括采用快響應型的閃爍體探測器或者分幅相機對皮秒激光束進行時間診斷。但是快響應型閃爍體探測器的閃爍光典型時間過程達到納秒量級，因此用于對納秒激光束和皮秒激光束之間的時序診斷時精度不夠。而分幅相機受成像曝光時間限制其診斷精度也在百皮秒量級。采用XRD一類的探測器作為信號記錄設備其時間分辨依然最高只能達到百皮秒量級。

發明內容

為了克服已有技術中納秒和皮秒激光束聯合打靶時序診斷精度不夠的不足。本發明提供一種用于納秒和皮秒激光束聯合打靶的時序診斷系統。

本發明的技術方案如下：

本發明的一種用于納秒和皮秒激光束聯合打靶的時序診斷系統，其特點是，所述診斷系統包括成像狹縫板、濾片、硬X射線屏蔽體、光陰極、光陰極狹縫和條紋相機。

所述的成像狹縫板上開有豎直的狹縫，成像狹縫板的后端面貼有濾片。

所述的硬X射線屏蔽體由兩個平行放置的半圓柱體構成，兩個半圓柱體平面之間設有間隙，用于限制皮秒打靶產生的高能X射線照射光陰極的區域。

所述的光陰極狹縫板上開有水平的狹縫，在狹縫的背面貼有光陰極。

所述的成像狹縫板、硬X射線屏蔽體、光陰極狹縫板、條紋相機在光路上依次沿水平方向排列。

納秒激光束打靶產生的軟X射線經過狹縫成像后，穿過濾片照射至光陰極的部分區域；皮秒激光束打靶產生的硬X射線穿過狹縫板、濾片照射至光陰極的全部區域；軟X射線和硬X射線產生的光電子信號經過條紋相機聚焦偏轉系統后記錄在CCD中。

所述的硬X射線屏蔽體兩個半圓柱體的半徑為20mm，厚度為50mm。

所述的硬X射線屏蔽體兩個半圓柱體的間隙范圍為2mm~4mm。

所述的狹縫板的材料采用Mo，狹縫板厚度的范圍為15μm~25μm。

所述的狹縫板的材料采用Cu，狹縫板厚度的范圍為40μm~60μm。

所述的光陰極的材料采用CsI或者Au。

本發明中的條紋相機的時間分辨率小于等于20ps。