[發明專利]在線無損檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置的裝置

在審

• 申請號: 202011130309.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112146754A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 俞盛銳;凌彩寧;李萬濤;廖鴻
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J11/00
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.在線無損檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置的裝置，其特征在于，包括第一電離室，第二電離室，帶電粒子檢測器和差分抽系統；

所述第一電離室和第二電離室均由真空腔室（1）和真空泵（2）組成，真空腔室（1）由真空泵（2）獨立抽真空，為檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置提供高真空環境；

第一電離室和第二電離室均安裝有真空計（3）和針閥（4），其中真空計（3）用于實時測量充有稀薄的稀有氣體的電離室內的真空度，針閥（4）用于控制充入電離室的稀有氣體的流量，與真空泵（2）配合以維持電離室內的恒定壓力；第一電離室內還配備電阻溫度計（5），用于檢測第一電離室內的環境溫度；

所述帶電粒子檢測器包括離子約束電極板（6），加速電極板（7），分裂電極板（8），電流計（9），微型通道電子倍增管（10）以及示波器（11）；

所述加速電極板（7）由兩塊中心處開孔并覆蓋柵網的電極板組成，通過在電極板上面分別施加正負電壓而形成電場，極紫外激光傳輸方向上因光電離產生的電子與離子在電場的作用下分別加速投射至分裂電極板（8）；

所述離子約束電極板（6）由多片圓環型電極板組裝而成，主要是將處于加速電極板（7）邊緣或者可能逃逸出加速電極板（7）的離子拉回至分裂電極板（8）的有效探測區域內；

所述分裂電極板（8）由兩塊電極板拼接而成，兩者之間相互絕緣，其中離子信號檢測端的分裂電極板（8）的中心處留有覆蓋柵網的矩形小孔，便于極其少量的離子透過柵網進入微型通道電子倍增管（10），離子信號檢測端的分裂電極板（8）上連接的電流計（9）分別測量兩塊電極板上一定時間內積累的離子所形成的平均電流；離子信號檢測端的分裂電極板（8）后端連接微型通道電子倍增管（10）及示波器（11），電子信號檢測端的分裂電極板（8）后端直接連接示波器（11），分別用于測量單脈沖的離子信號或電子信號，

所述微型通道電子倍增管（10）用于放大透過柵網的那部分離子信號，隨后通過與微型通道電子倍增管（10）連接的示波器（11）測得的脈沖離子飛行時間譜，從而得出離子的平均電荷量；

所述電子信號檢測端的示波器（11）所測得的脈沖電子信號僅作為相對值，通過對設定時間內的脈沖電子信號進行積分，并與電流計（9）測得的平均電流信號進行相互校準；

在第一電離室內，帶電粒子檢測器的加速電極板（7）與分裂電極板（8）在y軸方向上依次排列，主要用于在線無損檢測極紫外激光的脈沖能量及光束在x軸方向的偏移位置及偏移距離，在第二電離室內，帶電粒子檢測器的加速電極板（7）與分裂電極板（8）在x軸方向上依次排列，用于在線無損檢測極紫外激光在y軸方向的偏移位置及偏移距離，所述的x軸和y軸為參考坐標系中的兩根軸，參考坐標系中的另一根軸，即z軸穿過分裂電極板（8）中心線；

所述差分抽系統由多級腔室（12）及真空泵（2）組成，該系統分別安裝在第一電離室前端、第二電離室后端以及第一電離室與第二電離室之間，使真空腔室內的稀有氣體完全束縛在整套檢測裝置之內，且第一電離室與第二電離室內之間互不干擾，確保在線檢測時不影響檢測裝置前端極紫外激光的制備、傳輸以及后端的激光使用。

2.根據權利要求1所述的在線無損檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置的裝置，其特征在于，所述真空泵（2）均為磁懸浮分子泵，分別通過刀口法蘭與真空腔室（1）和多級腔室（12）密封連接。

3.根據權利要求1所述的在線無損檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置的裝置，其特征在于，所述電流計（9）為皮安計。

4.根據權利要求1所述的在線無損檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置的裝置，其特征在于，所述第一電離室、第二電離室以及各個差分抽系統之間均通過兩端焊接刀口法蘭的可伸縮焊接波紋管進行非剛性密封銜接，確保整套檢測裝置的氣密性與可調性，通過配合調節第一電離室、第二電離室的安裝位置及其與分裂電極板（8）的相對位置，使分裂電極板（8）中心線調至參考坐標系的z軸之上，確保光束空間位置所測數值的精確性。

5.根據權利要求1所述的在線無損檢測極紫外激光脈沖能量及光束空間位置的裝置，其特征在于，所述針閥（4）調節時需要嚴格控制稀有氣體的進氣量，使第一電離室與第二電離室內的真空度在進氣前后不發生量級的差別，在不影響后端極紫外激光使用的情況下，完成激光脈沖能量與光束空間位置的無損檢測。