[发明专利]基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源及产生方法

权利要求书

1.基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：包括真空靶室系统(101)及设置在所述的真空靶室系统(101)内侧的复合结构靶(104)，所述的复合结构靶(104)包括靶框(202)及设置在靶框(202)一侧的金属钽柱(203)，在所述的靶框(202)远离所述的金属钽柱(203)一端覆盖有低密度碳氢层(201)，在所述的金属钽柱(203)与所述的靶框(202)之间设置有密闭空腔，所述的低密度碳氢层(201)厚度为10μm，平均密度为5mg/cm³，所述的靶框(202)为非金属制成。

2.根据权利要求1所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：所述的金属钽柱(203)的直径为0.5mm，厚度为0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：所述的靶框(202)厚度为100-200μm。

4.根据权利要求1或2所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：所述的真空靶室系统(101)包括铅屏蔽层(102)及设置在所述的铅屏蔽层(102)内侧的激光束聚焦装置(103)，所述的复合结构靶(104)位于所述的铅屏蔽层(102)内侧。

5.根据权利要求4所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：在所述的复合结构靶(104)下方设置有电子束偏转磁环(106)，在所述的电子束偏转磁环(106)下方设置有样品台(107)。

6.根据权利要求5所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：在所述的铅屏蔽层(102)外侧设置有射线源点投影成像记录设备(108)，所述的复合结构靶(104)，样品台(107),射线源点投影成像记录设备(108)中心线等高。

7.根据权利要求4所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源，其特征在于：在所述的铅屏蔽层(102)一侧设置有望远瞄准系统(105)。

8.基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源产生方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将复合结构靶(104)安装在真空靶室系统(101)内部，使厚度为10μm、平均密度为5mg/cm³的低密度碳氢层(201)覆盖在靶框(202)远离金属钽柱(203)一端形成复合结构靶(104)，使金属钽柱(203)与靶框(202)之间存在密闭空腔；

S2：在真空靶室系统(101)内侧设置激光束聚焦装置(103)用于对激光束进行聚焦；

S3：采用功率密度为10¹⁴W/cm²的激光预脉冲，利用激光束聚焦装置(103)将激光聚焦到低密度碳氢层(201)上，使激光预脉冲在临界面处被大量吸收，通过碰撞吸收和参量吸收方式烧蚀离化材料，对于密度大于临界面的地方，预脉冲形成的烧蚀波通过电子热传导的方式将碳氢层离化形成等离子体；

S4：采用功率密度为10¹⁹-10²⁰W/cm²的激光主脉冲，利用激光束聚焦装置(103)将激光主脉冲聚焦到低密度碳氢层(201)上，在等离子体内部传输形成等离子体通道，最终产生伽马射线源。

9.根据权利要求8所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源产生方法，其特征在于：所述的步骤S3中激光预脉冲持续时间为1ns。

10.根据权利要求8所述的基于微尺寸近临界密度等离子体的伽马射线源产生方法，其特征在于：所述的步骤S3中离子体密度为n_e＝0.1-1×10²¹/cm³。