CN106954333B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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
技术领域
本发明涉及电子加速器，特别是一种激光等离子体加速电子束源的多功能聚焦装置及其使用方法。
背景技术
基于激光等离子体相互作用产生的等离子体尾波场来加速产生高能电子束的新型台式化加速器由于其小型化、加速距离短、加速梯度高的优点[参见文献1:O.Lundh,J.Lim,C.Rechatin,L.Ammoura,A.Ben-Ismail,X.Davoine,G.Gallot,J.P.Goddet,E.Lefebvre,V.Malka,and J.Faure,Nat.Phys.7,219(2011)]，近几十年来得到快速发展，它的应用也很多。但此新型电子束在真空管道中传输时，如果不对电子束进行有效的控制，电子束失去了加速器环境中的激光对等离子尾场的横向聚焦力的作用，由于初始发散角和空间电荷效应的影响，会在传输过程中很快发散[参见文献3:R.Weingartner,M.Fuchs,A.Popp,S.Raith,S.Becker,S.Chou,M.Heigoldt,K.Khrennikov,J.Wenz,T.Seggebrock,B.Zeitler,Z.Major,J.Osterhoff,F.Krausz,S.Karsch,and F.Gruner,Phys.Rev.STAccel.Beams 14(2011)]，并且电子束的能散和发射度等束流品质也会变差。因此，为保证电子束的品质并使其顺利进入波荡器进行自由电子激光放大，在实验中对该新型电子束的聚焦等束流操控也亟待发展。
基于传统的大型直线或回旋加速器电子束源的电磁铁聚焦装置[参见专利申请号：CN105609396A]，针对的都是单能量、时域连续、重复性高的电子束团，这样的电子团由于具有连续响应的特点，可以利用电磁铁装置在电子束产生的过程中，实时进行调制和校准。
然而对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，由于电子束均为单发超短脉冲，响应时间短，不可连续调束，且每发电子束的峰值能量有波动，每发电子束之间抖动性大，这给电子束的聚焦和有效操控均带来了极大的困难，原有的电磁铁聚焦装置的反馈调节方法对其也并无效果。因此需要一种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的聚焦装置。
发明内容
本发明针对传统电磁铁聚焦装置在应用于新型激光等离子体电子束源的限制而制造。本发明的目的是提供一种激光等离子体加速电子束源的多功能聚焦装置及其使用方法，针对脉冲式且每一枪的能量可在一定范围浮动的电子束的聚焦技术，能够保证对每发能量不同的电子束均能实现快速有效的聚焦，操作简单，响应快速，从而保证聚焦好的电子束能够有效传输到下一级装置中，同时，该装置还具有能量监测、指向监测和多束团电子束的能量筛选的功能。
本发明的技术解决方案如下：
一种电子束源的多功能聚焦装置，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、延时控制器和脉冲响应的荧光板电子束成像系统；
所述的电磁铁聚焦模块包括所述的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁；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和第一CCD探测器，第二荧光板电子束成像系统包括第二荧光成像板和第二CCD探测器，所述的装置整体布局如下:两根共轴线的真空密封钢管设置在电子束源的电子束输出方向，在第一根真空密封钢管上依次套设第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁，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和第一CCD探测器，在第所述的第一荧光成像板之后设置第二根真空密封钢管，在第二根真空密封钢管上套设偏转磁铁，在该偏转磁铁之后设置第二荧光板电子束成像系统的第二荧光成像板和第二CCD探测器，计算机的输出端接延时控制器的输入端，该延时控制器通过不同的信号线分别与所述的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁、第一荧光成像板、第一CCD探测器、偏转磁铁、第二荧光成像板和第二CCD探测器相连。
所述的电磁铁聚焦模块中的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁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，每块电磁铁的最大磁场梯度为80T/m，磁场梯度大小由计算机设定，
延时控制器具体由一台信号同步器、两台延时分辨率高达5ps的数字延时脉冲发生DG535和8条可延伸的信号线构成。延时控制器可高精度调节第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁和偏转磁铁以及第一荧光成像板(5)、第一CCD探测器、第二荧光成像板和第二CCD探测器的信号响应的延时时间，用于有效控制和探测飞秒量级脉宽的电子束的横向特性。
本发明电子束源的多功能聚焦装置的使用方法，包括以下步骤：
①通过计算机设置聚焦系统装置的初始条件和磁铁参数，初始条件包括电子束的初始发射度、电子束的初始尺寸和电子束的初始发散角，这些参数由激光等离子体尾波场中的电子束源的探测装置进行探测和估算，
②将第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁、第四电磁铁的聚焦梯度设置为最优的磁铁参数，并通过计算机设置所述的延时控制器中连接的各条信号线的延时；
③将激光等离子体加速的电子束源发射的电子束从左至右传输，依次通过附图1中的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁，电子束的横向轮廓会成像在第一荧光板上，并同时被第一CCD探测器采集。
电子束源的多功能聚焦装置的能量监测功能的使用方法，是利用所述的电子束通过第四电磁铁后直接经过所述的偏转磁铁的偏转，成像于第二荧光成像板的相应能量位置并被第二CCD探测器采集，实现对具有不同能量的电子束的轨迹进行定标，根据相应的电子束的轨迹即可监测电子束的能量；当不需要监测电子束的能量时，将偏转磁铁的电流大小设置为0，偏转磁铁将失效，电子束将不偏转，继续沿第二段真空密封钢管的直线段传输至下一级装置中。
电子束源的多功能聚焦装置的多束团能量筛选功能的使用方法，是利用在同一组磁铁参数下，当依次通过所述的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁后，具有不同能量的电子束团会呈现不同的聚焦尺寸，当电子束的能量在低于300MeV或高于800MeV时，电子束团不但不会被聚焦，反而会在x或y方向有拉伸的效果，将在后续的传播过程中无法穿过内径为2cm的真空密封钢管，因此被过滤掉，在此参数下，仅仅电子束团在一定能量范围内可以通过装置，据此用来实现电子束团的能量筛选功能。
与现有技术相比，本发明具有如下显著特点：
1、本发明对飞秒量级的脉冲电子束团具有快速聚焦和快速响应的效果。
2、本发明不同于传统聚焦装置仅能实现对单一能量的电子束的聚焦，此套装置不需要改变磁铁位置的排布，仅仅通过调节磁铁的磁场梯度就可以实现大范围的每发具有不同能量的电子束的有效聚焦。
3、本发明装置还具有对多束团电子束的能量监测、能量筛选等功能，有效避免了其他杂散能量的电子束团进入到后续的装置内。
附图说明
图1为本发明激光等离子体加速电子束源多功能聚焦装置的示意图
图2为在设置好的最优组合磁铁参数下，电子束被压缩后的x和y方向的尺寸(水平σx和垂直σy)与电子束能量的关系曲线
图3为在第一荧光成像板(5)探测到的未经聚焦的电子束自由传输12m后的x和y方向的束斑尺寸
图4为在第一荧光成像板(5)探测到的利用本发明装置聚焦的三组能量分别为460MeV(a)、360MeV(b)和320MeV(c)的电子束的x和y方向的束斑尺寸
图5为加速器产生两团不同能量(分别为250MeV和460MeV)的电子束时，通过本发明装置时，在第一荧光成像板(5)的两电子团的分布及其聚焦尺寸
图6为两团电子束通过偏转磁铁(7)后在第二荧光成像板(8)探测到的电子束的能量分别为250MeV和460MeV
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。
请先参阅图1，图1为本发明激光等离子体加速电子束源的多功能聚焦装置的结构示意图。由图可见，本发明实施例装置整体布局如下:两根共轴线的真空密封钢管设置在电子束源的电子束输出方向，沿第一根外径为4cm，内径为2cm的真空密封钢管依次套设第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、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，在第一荧光板电子束成像系统的第一荧光成像板5之后设置第二根真空密封钢管，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，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。
由图1可见，本实施例的电子束源的多功能聚焦装置的结构包括：具有可调控梯度的电磁铁聚焦模块、延时控制器、磁场范围可调的偏转磁铁和脉冲响应的荧光板电子束成像系统；其中，电磁铁聚焦模块包括四块磁场梯度可分别调节的同规格的第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3和第四电磁铁4，每块四级铁的最大磁场梯度为80T/m，内孔径为10cm，每个磁铁的磁场梯度大小通过磁铁上所缠绕的线圈的电流大小来控制。而电流的大小由最终线圈所连接的信号线通过延时控制器10最终由计算机11来设定，第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4均按照相同的磁极排列顺序以垂直于电子束传播的方向套设于真空密封钢管上，每块电磁铁的正方形面的两条对角线按照重合于水平方向和铅直方向的角度摆放，在本实例中，第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4的摆放位置分别距离电子束源为0.88m、1.26m、5.16m、7.88m；脉冲响应的荧光板电子束成像系统在此装置中使用了两套，第一荧光板电子束成像系统放置在第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3和第四电磁铁4的后面，包括第一荧光成像板5和第一CCD探测器6，用于成像和监测电子束聚焦后的横向尺寸；第二荧光板电子束城乡系统是放置在偏转磁铁7的后侧的第二荧光成像板8和第二CCD探测器9，用于成像偏转后的电子和探测电子束的能量。第一荧光成像板5和第一CCD探测器6具有沿着垂直于电子束传播的方向移动。由于本发明针对的是激光等离子体尾波场中的电子束源，由于所用激光光束的功率特别高，为了避免光束将空气击穿发生成丝等各种非线性效应，需要将电子束置于真空腔内，因此电子束在外径为4cm，内径为2cm的真空密封钢管中传输，钢管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，截止到第一荧光成像板5前，此后电子束在空气中传播一小段后成像于第一荧光成像板5，并被第一CCD探测器6探测；偏转磁铁7是一块磁场范围可调节的马蹄形磁铁，它可以使不同能量的电子的偏转角度不同，在此套聚焦装置中，它的作用是将不同能量的电子偏转到第二荧光成像板8的不同位置，再经过第二CCD探测器9和延时控制器10的协同探测和采集，并通过计算得到电子束的能量。当不需要监测电子束的能量时，通过不给偏转磁铁7加偏转电流，使电子束不发生偏转，继续沿直线向后传输到下一个装置中。延时控制器10具体由一台信号同步器、两台延时分辨率高达5ps的数字延时脉冲发生DG535和8条可延伸的信号线构成。延时控制器10可高精度调节第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4和偏转磁铁7以及第一荧光成像板5、第一CCD探测器6、第二荧光成像板8和第二CCD探测器9的信号响应的延时时间，用于有效控制和探测飞秒量级脉宽的电子束的横向特性。延时控制器10最终由一根电信号线连接到计算机11，所有的参数设计和调节均由电脑的人机互动终端来完成。
由于本发明针对的是激光等离子体尾波场中的电子束源，电子束均为单发飞秒量级的超短脉冲，响应时间短，不可连续调束，且每发电子束的峰值能量有波动，每发电子束之间抖动性大，因此该套装置针对电子束的能量，在使用前需对装置的初始条件和磁铁参数进行设置，初始条件指的是电子束源进入到聚焦系统时的参数，包括电子束的初始发射度、电子束的初始尺寸和电子束的初始发散角；这些参数可以由激光等离子体尾波场中的电子束源的探测装置进行探测和估算，在本实施例中，电子束的初始发射度为1mm.mrad，电子束的初始尺寸为2μm，电子束的初始发散角为0.2mrad，然后基于激光等离子体加速器的能谱探测装置[专利公开号：CN102445705B]测量并计算电子束源的能量可探测到的最大值和最小值，然后以最小值和最大值为能量基准区间(本实施例中，能量的基准区间取作200MeV～700MeV)，对聚焦系统装置的磁铁参数进行设置，聚焦系统装置的磁铁参数指的是第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4的聚焦梯度，磁铁参数的设置方法如下：将电子束的初始发射度1mm.mrad、电子束的初始尺寸2μm和电子束的初始发散角0.2mrad输入到束流软件elegant[参见M.Borland,Report No.Advanced Photon SourceLS-287,2000.]中作初始化，然后选定电子束的传输距离(本实施例中，电子束的传输距离应选取为电子束源与第一荧光成像板5的距离12m)，通过软件可以模拟并计算出，在每一组不同的磁铁参数下(分别设定第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4的聚焦梯度)，电子束被压缩后的x和y方向的尺寸(水平σx和垂直σy)与电子束能量的关系曲线；遍历每块磁铁的聚焦梯度(从0～80T/m)下的电子束的尺寸与电子束的能量关系曲线，选取给定的一组磁铁参数(本实施例中第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4的聚焦梯度分别为-6.00,-6.64,+6.64,and-4.46T/m)，使电子束被压缩后的x和y方向的尺寸在能量基准区间均保持最小值，这组磁铁参数即为适用于本装置的电子束的初始条件的最优磁铁参数。
图2为本实施例在给定的组合磁铁参数(四块四级铁的聚焦梯度分别为-6.00,-6.64,+6.64,and-4.46T/m)下，模拟的电子束被压缩后的x和y方向的尺寸(水平σx和垂直σy)与电子束能量的关系曲线。从图2中可以看出，在本实施例中，当电子束的能量范围是360到500MeV时，电子束具有较小的横向尺寸，即x和y方向都在2mm以下。
将第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3、第四电磁铁4的聚焦梯度设置为模拟的最优的磁铁参数，并通过计算机11设置所述的延时控制器10中连接的各条信号线的延时[设置延时参见专利CN2611881Y]；将激光等离子体加速的电子束源发射的电子束从左至右传输，依次通过图1中的第一电磁铁1、第二电磁铁2、第三电磁铁3和第四电磁铁4，电子束的横向轮廓会成像在第一荧光板5上。
图3和图4为本实例的具体实验结果，图3为在第一荧光成像板5探测到的未经聚焦的电子束自由传输12m后的x和y方向的束斑尺寸。图4为在第一荧光成像板5得到的本实例的装置聚焦的基于三组能量分别为460MeV(a)、360MeV(b)和320MeV(c)的电子束的x和y方向的束斑尺寸。从本实例中可以看出，图3中的电子束尺寸未被聚焦，经过真空中自由传输12m后，呈现在第一荧光成像板5上的电子束的横纵向尺寸为13.2mm，根据发散角和尺寸的公式：发散角δ＝横向尺寸D/传输距离d，计算得到发散角为1.1mrad；图4中能量为460MeV(a)、360MeV(b)和320MeV(c)的电子束的发散角均被压缩为小于1mrad，具体为460MeV的电子束的x方向发散角为0.29mrad，y方向发散角为0.33mrad；360MeV的电子束的x方向发散角为0.55mrad，y方向发散角为0.24mrad；320MeV的电子束的x方向发散角为0.72mrad，y方向发散角为0.17mrad。图4的三组实验结果均与图2中模拟的电子束的尺寸符合。
需要强调的是，当需要监测电子束的能量时，通过计算机11设置偏转磁铁7的电流，并将第一荧光成像板5、第一CCD探测器6沿着垂直于电子束传播的方向移出电子束的传输路径，电子束通过第四电磁铁4后会直接经过偏转磁铁7的偏转，成像于第二荧光成像板8的相应能量位置[具体能量成像原理详见专利公开号：CN102445705B]，并被第二CCD探测器9采集，实现对具有不同能量的电子束的轨迹进行定标，根据相应的电子束的轨迹即可监测电子束的能量；当不需要电子束的能量时，将偏转磁铁7的电流大小设置为0，偏转磁铁将失效，电子束将不偏转继续沿第二段真空密封钢管的直线段传输至下一级装置中。
在实施本发明多功能聚焦装置的另一种功能多束团能量筛选的功能时，和实施聚焦功能的具体实施步骤相同，基本原理为：由于每团电子束具有不同的能量，在同一组磁铁参数下，会呈现不同的聚焦尺寸，据此用来区分和筛选电子束的能量。图5为加速器产生两团不同能量的电子束(一团高能460MeV、一团低能250MeV)时，通过本发明装置时，在第一荧光成像板5探测到的两电子团的分布及其聚焦尺寸，其中，460MeV的高能电子束团x和y方向的聚焦尺寸都很小，x和y方向发散角约为0.3mrad，而250MeV的低能电子束团的y方向的聚焦尺寸比图3中的未被聚焦的自由传输的电子束的尺寸还要大，发散角超过了3mrad，这团低能电子束将在后续的传播过程中无法穿过内径为2cm的真空密封钢管，因此被过滤掉，在此参数下，仅仅高能电子束团可以通过装置，以实现能量筛选功能。图6为两团不同能量的电子束通过偏转磁铁7后在第二荧光成像板8探测到的两电子团的能量分别为250MeV和460MeV。
实验表明，本发明激光等离子体加速电子束源的多功能聚焦装置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、指向监测和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。
虽然在附图和前述说明书中详细说明和描述了本发明，这种说明和描述应当被认为是说明性或示例性的，因此本发明并不被限制至所公开的实施方式。
本领域技术人员在实施要求保护的发明时，从附图的启示中，能够理解和获得所公开的实施方式的变形。权利要求中的任何标记符号不应当被解释成对范围的限制。

Claims (6)

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。
2.根据权利要求1所述的电子束源的多功能聚焦装置，其特征在于所述的延时控制器(10)由一台信号同步器、两台延时分辨率高达5ps的数字延时脉冲发生器DG535和8条可延伸的信号线构成。
3.根据权利要求1所述的电子束源的多功能聚焦装置，其特征在于所述的第一荧光成像板(5)和第一CCD探测器(6)具有沿垂直于电子束传播方向的移动结构。
4.权利要求1所述的电子束源的多功能聚焦装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
①通过计算机(11)设置聚焦系统装置的初始条件和磁铁参数，初始条件包括电子束的初始发射度、电子束的初始尺寸和电子束的初始发散角，这些参数由激光等离子体尾波场中的电子束源的探测装置进行探测和估算；
②将第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)、第四电磁铁(4)的聚焦梯度设置为最优的磁铁参数，并通过计算机(11)设置所述的延时控制器(10)中连接的各条信号线的延时；
③将激光等离子体加速的电子束源发射的电子束从左至右传输，依次通过第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)和第四电磁铁(4)，电子束的横向轮廓会成像在第一荧光成像板(5)上，并同时被第一CCD探测器(6)采集。
5.根据权利要求4所述的多功能聚焦装置的使用方法，其特征在于，利用所述的电子束通过第四电磁铁(4)后直接经过所述的偏转磁铁(7)的偏转，成像于第二荧光成像板(8)的相应能量位置并被第二CCD探测器(9)采集，实现对具有不同能量的电子束的轨迹进行定标，根据相应的电子束的轨迹即可监测电子束的能量；当不需要监测电子束的能量时，将偏转磁铁(7)的电流大小设置为0，偏转磁铁将失效，电子束将不偏转，继续沿第二段真空密封钢管的直线段传输至下一级装置中。
6.根据权利要求4所述的多功能聚焦装置的使用方法，其特征在于，在同一组磁铁参数下，当依次通过所述的第一电磁铁(1)、第二电磁铁(2)、第三电磁铁(3)和第四电磁铁(4)后，具有不同能量的电子束团会呈现不同的聚焦尺寸，当电子束的能量在低于300MeV或高于800MeV时，电子束团不但不会被聚焦，反而会在x或y方向有拉伸的效果，将在后续的传播过程中无法穿过内径为2cm的真空密封钢管，因此被过滤掉，在此参数下，仅仅电子束团在一定能量范围内能够通过装置，据此用来实现电子束团的能量筛选功能。
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