[發明專利]適用于激光尾場電子加速器的粒子束流截面采集系統

有效

• 申請號: 202110382123.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113204048B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 蔣康男;馮珂;柯林佟;王浩;欒仕霞;王文濤;李儒新
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種適用于激光尾波場電子加速器的粒子束流截面采集系統，構成包括：可調節基座、可密封真空腔體、可伸縮波紋管、波紋管支撐架、滑塊支撐架、靶座、靶片和步進電機。本發明特定的靶座與靶片設置使得探測器適用于基于激光尾波場加速的電子束診斷。本發明可通過更換不同靶片診斷束流不同參數，避免了繁復的拆卸，增加了測量維度；用于控制靶座移動的步進電機采用雙定位方式，提高了粒子束截面探測器的重復穩定性，可以滿足高頻次實驗的開展。

技術領域

本發明是一種適用于激光尾場電子加速器的粒子束流截面采集系統，涉及基于激光尾場加速方案產生的高能粒子傳輸和診斷領域，特別是一種多種參數診斷截面探測器，對實現激光尾波加速器的在新型輻射源的產生具有重要價值。

背景技術

粒子截面探測裝置常用于加速器研究領域或自由電子激光技術領域，用于粒子參數測量或束流檢測等。目前，電子加速器主要有以直線射頻加速為代表的傳統加速器和以激光尾場加速為代表的新型加速器。傳統加速器主要通過高場強的電磁場進行加速，激光尾場電子加速是由飛秒激光的有質動力在等離子體中激發出超強縱向電場進行加速。基于激光尾場加速的電子伴隨著激光在束線中運動，激光輻射信號復雜，對測量結果有很強的干擾，目前已有的用于傳統加速領域的電子束流測量系統[參見專利申請號：CN204331042]并不適用于激光尾場電子加速。當用于過濾激光的膜置于相互作用點附近，高強度激光會通過電離對膜層造成損傷，破壞膜層；如果采用加厚膜層延長使用壽命的方式，會對電子的傳輸造成影響，使得電子經過膜層長距離傳輸中會因散射等效應發散，影響電子束流的使用。

已有的粒子束截面探測裝置大部分功能比較單一，只可以進行某種特定的粒子參數測量，比如束流強度、束流位置等。在束流光學技術領域，粒子束的品質往往由橫向尺寸、脈寬、電量等多項參數綜合表征，為滿足實驗需求，需要一種可進行多種參數測量，且具有高重復穩定性的粒子截面探測裝置。

現有的束流剖面測量系統都無法滿足基于激光尾場加速器的應用需求，在這個背景下需要研制一種適用于激光尾場電子加速器，具備抗干擾性、高重復穩定性，可實現多種參數測量的粒子束流截面采集系統來滿足應用需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于激光尾場電子加速器的粒子束流截面采集系統，低原子序數的金屬片對束流的影響較小，采用金屬薄片可以減小電子因散射等效應發散，金屬片遠離激光與物質的相互作用點，可以削弱受高強度激光電離對膜層造成的傷害，延長膜層使用壽命，將低原子序數的金屬片和探測靶片疊加可以阻擋激光不影響成像觀測的同時，使粒子束穩定穿過。靶座多靶槽的設計增加了粒子束參數的測量維度；驅動裝置雙定位方式降低了出現限位故障的幾率，提高了探測裝置的重復穩定性，避免了繁復的拆卸。

本發明的技術解決方案如下：