[發(fā)明專(zhuān)利]電子束瞬態(tài)能量啁啾重建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010564603.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111817786B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志鈞;周詩(shī)怡;劉建勝;余昌海;秦志勇;王健碩;焦旭輝;嚴(yán)春暉;曹玉騰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/2513
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/2513;H04B10/54
• 代理公司: 上海唯智贏專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 31293
• 代理人: 劉朵朵

本發(fā)明電子束瞬態(tài)能量啁啾重建方法，涉及電子束瞬態(tài)能量啁啾診斷技術(shù)領(lǐng)域。一種電子束瞬態(tài)能量啁啾重建方法，采用緊聚焦啁啾脈沖激光a經(jīng)延時(shí)器(1)，拋物面鏡(2)聚焦后與啁啾電子束b相互作用，經(jīng)電子能譜儀(3)對(duì)啁啾電子束b的能譜及橫向發(fā)散角分布，運(yùn)用能域的傅里葉變換以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束瞬態(tài)能量啁啾的重建，其包括步驟：A?E。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較：第一，可對(duì)電子束團(tuán)瞬態(tài)能量啁啾進(jìn)行重建。第二，裝置簡(jiǎn)便。只依托于拋物面鏡、電子能譜儀等常用成熟穩(wěn)定可靠的器件即可實(shí)現(xiàn)。第三，擴(kuò)展性好。采用的脈沖激光可以擴(kuò)展到任意波段。對(duì)于小型加速器控制優(yōu)化及各種新型加速器中電子束的動(dòng)力學(xué)行為探索及其優(yōu)化來(lái)說(shuō)具有重大意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子束瞬態(tài)能量啁啾診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種電子束瞬態(tài)能量啁啾重建方法。

背景技術(shù)

在光學(xué)中，信號(hào)頻率隨時(shí)間而變化這一特征稱(chēng)之為啁啾，對(duì)于粒子束而言，啁啾表現(xiàn)為粒子束能量隨時(shí)間而變化。傳統(tǒng)的飛秒級(jí)超短電子束能量啁啾診斷方法，主要采用射頻橫向偏轉(zhuǎn)器，如X-band。X-band的主要原理為電子束在射頻腔內(nèi)傳輸時(shí)在其橫向加載一高頻射頻場(chǎng)，這一射頻場(chǎng)在縱向具有一定梯度，從而使電子束發(fā)生依賴于縱向尺度的橫向偏轉(zhuǎn)，結(jié)合電子能譜儀可獲得電子束的能量啁啾診斷。美國(guó)斯坦福直線加速器中心在2014年通過(guò)使用1m長(zhǎng)的X-band裝置，在實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了能量4.7GeV和15.2GeV、脈寬2.6-11.3fs的電子束的能量啁啾診斷[V.A.Dolgashev et al.，PhysRevSTAB.17102801(2014)]。

射頻橫向偏轉(zhuǎn)器由于射頻場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的限制，需要較長(zhǎng)的相互作用時(shí)間來(lái)保證電子束獲得足夠大的橫向動(dòng)量，在這個(gè)過(guò)程中需要保證電子束的能量啁啾分布不發(fā)生變化，即電子束平均能量較大，一般為GeV量級(jí)，所以采用這種方式診斷得到的并不是電子束的瞬態(tài)能量啁啾分布。對(duì)于低能超短電子束，由于電子束啁啾分布在較短距離內(nèi)會(huì)發(fā)生較大變化，射頻橫向偏轉(zhuǎn)器并不適用。而對(duì)低能超短電子束瞬態(tài)能量啁啾的診斷，對(duì)于加速器中高品質(zhì)高亮度電子束的產(chǎn)生和控制非常關(guān)鍵，特別是對(duì)于各種新型加速器中電子束的動(dòng)力學(xué)行為探索及其優(yōu)化來(lái)說(shuō)，電子束瞬態(tài)能量啁啾重建是電子束完備相空間分布描述的必要條件。因此，發(fā)展一種新的適用于電子束瞬態(tài)能量啁啾診斷的方法勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺失和不足，提出一種電子束瞬態(tài)能量啁啾重建方法。

本發(fā)明的基本思路

采用緊聚焦的啁啾脈沖激光和啁啾電子束進(jìn)行相互作用，運(yùn)用能域的傅里葉變換以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束瞬態(tài)能量啁啾的重建。

本發(fā)明的原理簡(jiǎn)介

x偏振的緊聚焦啁啾脈沖激光的電磁場(chǎng)分量可表示如下：

B_x＝0， (4)

其中ξ＝x/w₀，υ＝y(tǒng)/w₀，ε＝w₀/z_r，ρ²＝ξ²+υ²，f＝i/(z/z_r+i)，為瑞利長(zhǎng)度，w₀為激光腰斑，ω(ζ)＝1+b₀ζ為線性啁啾的激光頻率，ζ＝z-t為遲滯時(shí)間，b₀為激光頻率啁啾系數(shù)，τ為激光脈寬，為常數(shù)相位。