[发明专利]一种适用于激光尾场电子加速的高分辨率电子能谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及超短超强激光等离子相互作用和强场物理领域内对电子束团各种参数的测量，属于一种高分辨率电子能谱仪，具体是一种适用于激光尾场电子加速的高分辨电子能谱仪。

背景技术

加速器作为当今科学研究的一个热点之一，在癌症治疗，离子注入，电子切割熔融，无损检测等方面都有重要应用。相比于传统粒子加速器激光尾场粒子加速器的加速梯度高了三个量级，这大大减小了加速器的尺寸，降低了费用。而高分辨率电子能谱仪作为其中重要的一环为稳定的电子束的输出提供了重要的参考。传统的能谱分析技术各参量测量范围不够广，分辨率不够高，测量对象单一等问题。本发明解决了传统技术所存在的这些问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种适用于激光尾场电子加速的高分辨电子能谱仪，具有测量范围大，分辨率高，简单易调的优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种适用于激光尾场电子加速的高分辨电子能谱仪，包括：电子传输管道由前直管段、扩展段和后直管段依次连接一体而成，所述的扩展段为一直角三角形，末端设有钽膜；所述的电子传输管道的扩展段贯穿所述的二极铁，且该扩展段的前端与二极铁的前端对齐；在所述的钽膜后设有暗室，该暗室前端外表面贴有锡箔纸，该暗室的前端内表面设有荧光板，该暗室的后端安装有CCD。

所述的扩展段的前端角度为25°～90°，该扩展段的长度为20～150cm。

所述的二极铁采用H型对称结构。

采用钽膜封闭电子传输管道，对于所产生的电子束几乎没有影响。

具有较高的线性动态响应范围，即单次采集过程不论新号强弱与否均可采集到有效信息，另该荧光板可工作在光照以及室温条件下并可反复利用。

本发明有如下几个特点和效果：

1)磁铁所提供的磁场很大，使得能够测量的能量范围从几十MeV到1GeV。

2)能够测量电子束的峰值能量，能散，电量以及束流截面。

3)所能采集到的电量以及能量的动态范围大。

4)采用了钽膜以及荧光板，使得本仪器分辨率高，简单易调。高分辨率电子能谱仪能够测量的能量范围很大从几十MeV到1GeV,2而且能够测量电子束的峰值能量，能散，此外其能采集到的电量的动态范围大。

附图说明

图1为本发明高分辨率电子能谱仪的结构示意图

图2为二级铁加上10A的电流后，不同能量电子穿过磁铁后的偏转情况

图3为利用本发明得到的电子束团的ccd成像。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1，图1为本发明一种适用于激光尾场电子加速的高分辨率电子能谱仪的结构示意图。由图可见本发明适用于激光尾场电子加速的高分辨率电子能谱仪的结构在于：电子传输管道1从加了10A电流(电流的大小优选5-20A)的二级铁2中间穿过，其扩展段的前端与二极铁的前端相齐，扩展段沿着一定角度方向(为计算方便通常选用25°～90°，本实施例选择30°)扩展，扩展一段距离后(一般优选20～150cm)本实施例距离为70厘米，由钽膜3封闭电子传输管道1，在所述的电子传输管道1后面就是暗室6；在所述的暗室6的前表面依次贴有锡箔纸4以及荧光板5；在所述的暗室后连接有CCD7。电子以接近光速的速度沿着电子传输管道运动，在电子传输管道扩展段内经过加了10A的二级铁偏转后，穿过钽膜以及锡箔纸，击打在荧光板上产生电子束斑截面图像，将靶片上的图象通过计算机进行处理，将图象投影到水平方向轴上，即可得到一个强度分布曲线。其强度最大处对应中心能量。通过计算CCD探测到的能谱图即可得到电子束团的能量，能散，电量等信息。

中心能量测量精度为

其中，σ₁为分析铁积分场强的测量精度，σ₂为电子束偏转角的测量精度。分析铁积分场强的测量精度为σ₁＝1％，那么中心能量测量精度可以达到2％。

电子经过偏转铁后，由于色散效应，束流截面水平方向上的RMS半径为

其中：β_x为电子束在靶片处的X水平方向上β函数值；

ε_x为电子束的水平方向上的发射度；

η为在靶片处的色散函数值；

δ为电子束的能散。