[发明专利]一种超快硬X射线源的产生装置及方法

权利要求书

1.一种超快硬X射线源的产生装置，包括：

气体输运系统单元，通过喷溅出低背压高Z气体，产生透光率超过90%的气体；

激光系统单元，用于产生飞秒激光；所述飞秒激光与所述高Z气体相互作用产生电子束；

等离子体镜单元，用于返回并聚焦没有与所述高Z气体相互作用的剩余飞秒激光；所述剩余飞秒激光与所述电子束发生对撞并产生硬X射线源；

其中，所述气体输运系统单元包括超音速气体喷嘴、电磁阀以及输气管道，所述等离子体镜单元设置在所述超音速气体喷嘴后沿200~400微米处；

还包括：

光学监测系统单元，用于监测并调整所述激光系统单元产生的所述飞秒激光的传播方向和聚焦状况；

时间同步系统单元，用于保证所述激光系统单元与所述气体输运系统单元在启动时间上保持同步；

其中，所述激光系统单元产生的所述飞秒激光的焦点位置靠近所述超音速气体喷嘴后沿，所述飞秒激光在焦点处与所述高Z气体相互作用。

2.根据权利要求1所述的超快硬X射线源的产生装置，其特征在于，所述光学监测系统单元包括摄像头和若干个可调整姿态的高反射率镜片。

3.根据权利要求1所述的超快硬X射线源的产生装置，其特征在于，所述产生装置还包括用于导出和优化所述电子束的电子束出束单元，和用于导出所述硬X射线源的硬X射线出束单元。

4.根据权利要求1所述的超快硬X射线源的产生装置，其特征在于，所述产生装置还包括光学诊断系统单元，所述光学诊断系统单元包括用于诊断所述电子束的产生过程及品质的俯视测量系统、用于记录所述飞秒激光在等离子体中演化过程的阴影测量系统、以及用于测量所述等离子体密度的干涉条纹测量系统。

5.根据权利要求1所述的超快硬X射线源的产生装置，其特征在于，所述产生装置还包括能谱测量系统单元，所述能谱测量系统单元包括用于测量所述电子束参数的电子能谱测量系统和用于测量所述硬X射线源参数的硬X射线能谱测量系统。

6.根据权利要求5所述的超快硬X射线源的产生装置，其特征在于，所述电子能谱测量系统包括磁铁、磷荧光屏和光学电荷耦合元件；所述硬X射线能谱测量系统包括金属滤片组和成像板。

7.一种超快硬X射线源的产生方法，包括以下步骤：

1）由超音速气体喷嘴喷溅出低背压高Z气体，产生透光率超过90%的气体；将飞秒激光与所述透光率超过90%的气体相互作用，产生高能电子束,

监测并调整激光状态，使所述飞秒激光在焦点处与所述高Z气体相互作用，其中

所述飞秒激光的焦点位置靠近所述超音速气体喷嘴后沿；

2）将没有与高Z气体相互作用的剩余飞秒激光返回经再聚焦与所述高能电子束发生对撞并产生硬X射线源。

8.根据权利要求7所述的超快硬X射线源的产生方法，其特征在于，还包括以下步骤：

3）测量所述飞秒激光在等离子体中的演化及所述等离子体的密度；

4）导出并测量所述高能电子束的参数以及所述超快硬X射线源的参数。