[發明專利]波蕩器及包括其的激光等離子體X射線源

有效

• 申請號: 201810979375.5
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN110859019B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 譚軍豪;李毅飛;朱常青;陳黎明
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H05G2/00
• 分類號: H05G2/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發明提供了一種波蕩器及包括其的激光等離子體X射線源，所述波蕩器包括：電容線圈靶，其包括相對設置的第一電極板和第二電極板，所述第二電極板具有通孔；雙繞螺線圈，其包括相互交錯且纏繞方向相同的第一螺線圈和第二螺線圈，所述第一螺線圈的兩端與所述第一電極板和第二電極板電連接，所述第二螺線圈的兩端與所述第一電極板和第二電極板電連接，其中所述第一螺線圈和第二螺線圈中的電流方向相反。本發明的激光等離子體X射線源的結構緊湊，其產生的X射線的亮度高、波長短、波長和能量可調諧。

技術領域

本發明涉及X射線領域，具體涉及一種波蕩器及包括其的激光等離子體X射線源。

背景技術

激光等離子體加速是指利用超強超短脈沖激光與等離子體相互作用產生高能帶電粒子。激光等離子體加速具有超高加速電場梯度，其產生的電子束具有飛秒時間尺度、千安級(KA)強束流、小發射度等特點，在新型加速器、輻射源、國防和工業特別是超快X/γ射線等領域具有廣泛的應用前景，受到國內外科學家的廣泛關注。

激光等離子體X射線源中的波蕩器周期長度和峰值磁場強度與輻射光的波長和亮度相關。波蕩器的周期越短，越有利于產生波長較短的輻射光；峰值磁場強度越強，越有利于產生高亮度的輻射光。然而，現有的基于永磁體的波蕩器產生的磁場強度一般在1特斯拉(T)左右，磁場強度較小；另外其周期長度約為10厘米，長度尺寸約為1～2米，體積較大。并且現有的激光等離子體X射線源缺乏穩定性、可調諧性。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明提供了一種波蕩器，包括：

電容線圈靶，其包括相對設置的第一電極板和第二電極板，所述第二電極板具有通孔；

雙繞螺線圈，其包括相互交錯且纏繞方向相同的第一螺線圈和第二螺線圈，所述第一螺線圈的兩端與所述第一電極板和第二電極板電連接，所述第二螺線圈的兩端與所述第一電極板和第二電極板電連接，其中所述第一螺線圈和第二螺線圈中的電流方向相反。

優選的，所述第一螺線圈和第二螺線圈具有相同的螺距和匝數，所述第一螺線圈和第二螺線圈的軸向重合，所述第一螺線圈的任意一匝線圈與所述第二螺線圈中相鄰的一匝線圈在沿其軸向上的距離為所述螺距的一半。

優選的，所述第一螺線圈和第二螺線圈在同一側的兩個端子分別連接至所述第一電極板和第二電極板。

優選的，所述第一螺線圈和第二螺線圈的螺距相同，為1～2毫米。

優選的，所述雙繞螺線圈在沿其軸向上的長度為1～2厘米。

優選的，所述第一電極板和第二電極板是由銅制成的圓形板。

優選的，所述第二電極板的所述通孔的孔徑為所述第二電極板的直徑的一半。

本發明還提供了一種激光等離子體X射線源，包括：

如上所述的波蕩器；

激光等離子體裝置，其發射的電子束沿著所述波蕩器的雙繞螺線圈的軸向入射；以及

脈沖激光器，其發射出的脈沖激光聚焦在所述波蕩器的電容線圈靶上。

優選的，所述激光等離子體裝置包括：

噴嘴，其用于噴射出超聲速的氣體；以及

飛秒激光器，其發射出的飛秒激光聚焦在所述氣體上，以將所述氣體電離成等離子體并加速。

優選的，所述脈沖激光器發射出的納秒激光穿過所述第二電極板的所述通孔入射至所述第一電極板，以在所述第一螺線圈和第二螺線圈中產生電流。

本發明的波蕩器能夠產生的磁場具有短周期和磁場強度大等優點，基于本發明的波蕩器的激光等離子體X射線源能夠產生波長較短(硬X射線)、準單能、高亮度、能量可調諧的X射線，并且提高了X射線的光子能量和光子產額。