[发明专利]适用于激光尾场电子加速器的粒子束流截面采集系统

说明书

一种适用于激光尾波场电子加速器的粒子束流截面采集系统，构成包括：可调节基座、可密封真空腔体、可伸缩波纹管、波纹管支撑架、滑块支撑架、靶座、靶片和步进电机。本发明特定的靶座与靶片设置使得探测器适用于基于激光尾波场加速的电子束诊断。本发明可通过更换不同靶片诊断束流不同参数，避免了繁复的拆卸，增加了测量维度；用于控制靶座移动的步进电机采用双定位方式，提高了粒子束截面探测器的重复稳定性，可以满足高频次实验的开展。

技术领域

本发明是一种适用于激光尾场电子加速器的粒子束流截面采集系统，涉及基于激光尾场加速方案产生的高能粒子传输和诊断领域，特别是一种多种参数诊断截面探测器，对实现激光尾波加速器的在新型辐射源的产生具有重要价值。

背景技术

粒子截面探测装置常用于加速器研究领域或自由电子激光技术领域，用于粒子参数测量或束流检测等。目前，电子加速器主要有以直线射频加速为代表的传统加速器和以激光尾场加速为代表的新型加速器。传统加速器主要通过高场强的电磁场进行加速，激光尾场电子加速是由飞秒激光的有质动力在等离子体中激发出超强纵向电场进行加速。基于激光尾场加速的电子伴随着激光在束线中运动，激光辐射信号复杂，对测量结果有很强的干扰，目前已有的用于传统加速领域的电子束流测量系统[参见专利申请号：CN204331042]并不适用于激光尾场电子加速。当用于过滤激光的膜置于相互作用点附近，高强度激光会通过电离对膜层造成损伤，破坏膜层；如果采用加厚膜层延长使用寿命的方式，会对电子的传输造成影响，使得电子经过膜层长距离传输中会因散射等效应发散，影响电子束流的使用。

已有的粒子束截面探测装置大部分功能比较单一，只可以进行某种特定的粒子参数测量，比如束流强度、束流位置等。在束流光学技术领域，粒子束的品质往往由横向尺寸、脉宽、电量等多项参数综合表征，为满足实验需求，需要一种可进行多种参数测量，且具有高重复稳定性的粒子截面探测装置。

现有的束流剖面测量系统都无法满足基于激光尾场加速器的应用需求，在这个背景下需要研制一种适用于激光尾场电子加速器，具备抗干扰性、高重复稳定性，可实现多种参数测量的粒子束流截面采集系统来满足应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于激光尾场电子加速器的粒子束流截面采集系统，低原子序数的金属片对束流的影响较小，采用金属薄片可以减小电子因散射等效应发散，金属片远离激光与物质的相互作用点，可以削弱受高强度激光电离对膜层造成的伤害，延长膜层使用寿命，将低原子序数的金属片和探测靶片叠加可以阻挡激光不影响成像观测的同时，使粒子束稳定穿过。靶座多靶槽的设计增加了粒子束参数的测量维度；驱动装置双定位方式降低了出现限位故障的几率，提高了探测装置的重复稳定性，避免了繁复的拆卸。

本发明的技术解决方案如下：