[发明专利]激光等离子体加速电子束源的多功能聚焦装置和使用方法

摘要

一种基于新型台式化激光等离子体加速器产生的脉宽为飞秒量级的、超高流强、峰值能量抖动范围较大的脉冲电子束的多功能聚焦装置，包括具有可调控梯度的四块组合电磁铁、延时控制器和脉冲响应的荧光板电子束成像系统，本发明不但可以实现对激光等离子体的电子束源的有效聚焦，同时具有能量监测、指向监测以及多束团能量筛选等功能。本发明具有操作简单、方便高效、反馈灵敏的优点，可用于有效诊断和控制激光等离子体尾波场加速电子机制中的电子束团，对电子束应用于新一代超强相干自由电子激光光源起到了极大的推动作用。

主权项

1.一种激光等离子体加速电子束源的多功能聚焦装置，其特征在于，包括：具有可调控梯度的电磁铁聚焦模块、磁场范围可调的偏转磁铁(7)、延时控制器(10)、脉冲响应的荧光板电子束成像系统和计算机(11)；所述的电磁铁聚焦模块包括第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)和第四电磁铁(4)；所述的脉冲响应的荧光板电子束成像系统包括第一荧光板电子束成像系统和第二荧光板电子束成像系统，第一荧光板电子束成像系统包括第一荧光成像板(5)和第一CCD探测器(6)，第二荧光板电子束成像系统包括第二荧光成像板(8)和第二CCD探测器(9)，具体设置如下：在电子束源的电子束输出方向，设置第一根真空密封钢管，在第一根真空密封钢管上依次套设第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)和第四电磁铁(4)，在第一根真空密封钢管之后设置第一荧光板电子束成像系统的第一荧光成像板(5)和第一CCD探测器(6)，在所述的第一荧光成像板(5)之后设置第二根真空密封钢管，并与所述的第一根真空密封钢管共轴，在第二根真空密封钢管上套设偏转磁铁(7)，在该偏转磁铁(7)之后设置第二荧光板电子束成像系统的第二荧光成像板(8)和第二CCD探测器(9)，所述的计算机(11)的输出端接延时控制器(10)的输入端，该延时控制器(10)通过不同的信号线分别与所述的第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)、第四电磁铁(4)、第一荧光成像板(5)、第一CCD探测器(6)、偏转磁铁(7)、第二荧光成像板(8)和第二CCD探测器(9)相连，所述的第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)和第四电磁铁(4)均为同规格的四级聚焦磁铁，每块磁铁分别由四个绕质心轴各相隔90°对称放置的磁极构成，每块磁铁产生横向的四级磁场，每块电磁铁的最大聚焦梯度为80T/m，磁场梯度大小由计算机(11)来设定。