CN115102019A - 一种负群速度色散晶体脉冲压缩器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种负群速度色散晶体脉冲压缩器，涉及自由电子激光技术领域。负群速度色散晶体脉冲压缩器包括至少一对非对称切割晶体，同一对的两所述非对称切割晶体相对且平行；所述至少一对非对称切割晶体用于使所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲产生色散以实现纵向压缩输出所述硬X射线阿秒自由电子激光脉冲。本申请提供的负群速度色散晶体脉冲压缩器可提供一种新的硬X射线阿秒自由电子激光脉冲产生方式，具有更高的稳定性。

Description

一种负群速度色散晶体脉冲压缩器

技术领域

本申请涉及自由电子激光技术领域，尤其涉及一种负群速度色散晶体脉冲压缩器。

背景技术

阿秒脉冲是原子尺度下的电子动力学研究的重要工具。随着自由电子激光的发展，产生稳定的、高脉冲能量、孤立的硬X射线阿秒脉冲也成为可能。

近年来，硬X射线阿秒脉冲的产生主要是基于电子束团的操控，比如电子束团局部发射度破坏、电子束团局部轨道失配、激光调制电子束团等技术。然而，这些技术只能利用部分电子束，或者需要同步控制导致产生硬X射线阿秒脉冲时不稳定等问题。

发明内容

本申请提供了一种负群速度色散晶体脉冲压缩器，通过不同方式产生硬X射线阿秒自由电子激光脉冲。

本申请提供了：

一种负群速度色散晶体脉冲压缩器，用于压缩上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲以产生硬X射线阿秒自由电子激光脉冲；

所述负群速度色散晶体脉冲压缩器包括至少一对非对称切割晶体，同一对的两所述非对称切割晶体相对且平行；

所述至少一对非对称切割晶体用于使所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲产生色散以实现纵向压缩输出所述硬X射线阿秒自由电子激光脉冲。

在一些可能的实施方式中，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器包括两对所述非对称切割晶体，两对所述非对称切割晶体对称设置。

在一些可能的实施方式中，所述非对称切割晶体包括晶面和物理表面，所述晶面与所述物理表面之间的夹角η小于布拉格角。

在一些可能的实施方式中，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器还包括至少一位置调节机构，一所述位置调节机构上安装一对所述非对称切割晶体；

所述调节机构用于调整同一对中的两所述非对称切割晶体之间的垂直距离d、错位距离m以及相对于所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲光轴的倾斜角度。

在一些可能的实施方式中，所述位置调节机构包括两第一驱动单元，同一对中的两所述非对称切割晶体一一对应地安装于两所述第一驱动单元上；

所述第一驱动单元包括第一驱动件、第一传动杆和第一转接板，所述第一传动杆传动连接于所述第一驱动件和所述第一转接板之间，所述非对称切割晶体安装于所述第一转接板上；

所述第一驱动件用于带动其自身相连的所述非对称切割晶体移动，以调整同一对中两所述非对称切割晶体之间的垂直距离d。

在一些可能的实施方式中，所述位置调节机构还包括两第二驱动单元；

所述第二驱动单元包括第二驱动件、第二传动杆和第二转接板，两所述第一驱动单元一一对应地安装于两所述第二驱动单元中的所述第二转接板上，所述第二传动杆传动连接于所述第二驱动件与所述第二转接板之间，所述第二传动杆垂直于所述第一传动杆；

所述第二驱动件用于带动其自身相连的所述非对称切割晶体移动，以调整同一对的两所述非对称切割晶体之间的错位距离m。

在一些可能的实施方式中，所述第一驱动单元还包括滑动板和多个导向轮，所述滑动板传动连接于所述第一传动杆和所述第一转接板之间，所述滑动板相对于所述第一传动杆而言的两侧均凸设有安装缘，所述安装缘相对于所述第二转接板凸出，所述多个导向轮分设于两所述安装缘；

所述第二转接板相对于所述第一传动杆而言的两侧均设有导向凸缘，所述导向凸缘平行于所述第一传动杆，所述导向轮与其自身相对的所述导向凸缘滚动配合。

在一些可能的实施方式中，所述位置调节机构还包括第三驱动单元；

所述第三驱动单元包括第三驱动件、齿轮传动组件和第三转接板，所述齿轮传动组件传动连接于所述第三驱动件与所述第三转接板之间，两所述第二驱动单元均安装于所述第三转接板上；

所述第三驱动件用于驱动所述第三转接板转动，并带动其自身相连的两所述非对称切割晶体转动，以调整两所述非对称切割晶体相对于所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲光轴的倾斜角度。

在一些可能的实施方式中，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器还包括光斑检测机构，所述光斑检测机构包括闪烁晶体、反射镜、探测器和升降组件；

所述闪烁晶体和所述反射镜连接于所述升降组件，所述升降组件用于带动所述闪烁晶体和所述反射镜相对于所述至少一对非对称切割晶体间的光路伸缩；

当所述闪烁晶体和所述反射镜位于所述至少一对非对称切割晶体间的光路时，所述闪烁晶体与靠近所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲输入侧的一对所述非对称切割晶体的输出端相对，所述反射镜用于将所述闪烁晶体处的荧光反射至所述探测器。

在一些可能的实施方式中，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器还包括多个导热片，所述多个导热片一一对应地与多个所述非对称切割晶体热传导连接。

本申请的有益效果是：本申请提出一种负群速度色散晶体脉冲压缩器，包括至少一对非对称切割晶体，至少一对非对称切割晶体能够使上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲产生色散以实现纵向压缩输出硬X射线阿秒自由电子激光脉冲。即本申请由上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲的操控出发，利用非对称切割晶体作为色散器件，提供了一种新的硬X射线阿秒自由电子激光脉冲产生方式，且具有更高的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一些实施例中负群速度色散晶体脉冲压缩器的部分结构示意图；

图2示出了一些实施例中负群速度色散晶体脉冲压缩器的主视结构示意图；

图3示出了一些实施例中负群速度色散晶体脉冲压缩器的立体结构示意图；

图4示出了一些实施例中负群速度色散晶体脉冲压缩器的内部结构示意图；

图5示出了一些实施例中位置调节机构的一立体结构示意图；

图6示出了一些实施例中位置调节结构的另一立体结构示意图；

图7示出了一些实施例中第二驱动单元的结构示意图；

图8示出了一些实施例中第一驱动单元的结构示意图；

图9示出了一些实施例中光斑检测机构的部分结构示意图。

主要元件符号说明：

1000-负群速度色散晶体脉冲压缩器；100-真空室；110-入光通道；120-出光通道；130-可视窗；210-第一非对称切割晶体对；211-非对称切割晶体；211a-第一非对称切割晶体；211b-第二非对称切割晶体；2111-晶面；2112-物理表面；220-第二非对称切割晶体对；300-位置调节机构；310-第一驱动单元；311-第一驱动件；312-第一传动杆；313-第一转接板；314-滑动板；3141-安装缘；315-导向轮；320-第二驱动单元；321-第二驱动件；322-第二传动杆；323-第二转接板；3231-导向凸缘；324-第一滑块；325-第一滑轨；330-第三驱动单元；331-第三驱动件；332-安装台；333-第三转接板；334-旋转台；340-固定座；350-夹具；410-第一安装架；420-底座；430-离子泵；440-真空探测器；450-角阀；500-光斑检测机构；510-闪烁晶体；520-反射镜；530-探测器；540-升降组件；541-第四驱动件；542-第二安装架；543-第二滑轨；544-第二滑块；545-连接杆；546-安装座；600-冷却机构；610-导热片；2000-上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲；3000-硬X射线阿秒自由电子激光脉冲。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图3所示，建立笛卡尔坐标系，定义负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的长度方向平行于x轴所示方向，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的宽度方向平行于y轴所示方向，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的高度方向平行于z轴所示方向。

啁啾脉冲是指光的脉冲频率随着时间变化而变化，即脉冲头部和脉冲尾部的频率不同。啁啾脉冲压缩器可通过色散使不同波长的光通过的光程不同。当光程差位于特定值时，可使脉冲尾部追上脉冲头部，从而实现脉冲压缩。然而，在硬X射线波段，目前还没有啁啾脉冲压缩器的使用。

实施例中提供了一种负群速度色散晶体脉冲压缩器1000，可用于压缩上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000以产生硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000。

如图1所示，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000可包括至少一对非对称切割晶体211。同一对的两非对称切割晶体211相对且平行。其中，非对称切割晶体211可作为色散器件使用。

使用中，至少一对非对称切割晶体211可使上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000产生色散并实现纵向压缩，以生成硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000。

本实施例中，由上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000的操控出发，且利用非对称切割晶体211作为色散器件，以形成可应用于硬X射线自由电子激光的脉冲压缩器。通过负群速度色散晶体脉冲压缩器1000对上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000的压缩以产生硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000。相较于现有技术，本实施例提供的产生硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000的方案，可对整个电子束中的光子进行利用，且具有更高的稳定性。

如图1至图3所示，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000还包括真空室100、U型的底座420、离子泵430和分子泵(图未示)。其中，离子泵430可固定安装于底座420的U形槽中。真空室100可固定安装于底座420上，并与离子泵430、分子泵连接。离子泵430可与分子泵配合将真空室100抽真空。示例性的，在使用负群速度色散晶体脉冲压缩器1000之前，可通过分子泵和离子泵430将真空室100抽真空至10^-8Pa。

在一些实施例中，真空室100还可连接有真空探测器440和角阀450。真空探测器440可用于检测真空室100中的真空度。角阀450可用于控制真空室100与外界环境的连通。可以理解的，角阀450可为电磁阀。

实施例中，非对称切割晶体211安装于真空室100中。真空室100可用于提供超高真空洁净的环境，提升负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的工作精度。

在一些实施例中，真空室100包括相对且同轴的入光通道110和出光通道120，入光通道110和出光通道120分设于真空室100相对的两端。其中，入光通道110可用于连接上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000的发射源，出光通道120可用于输出硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000。实施例中，入光通道110和出光通道120均可平行于负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的长度方向。

在一些实施例中，真空室100上还设置有可视窗130，可供工作人员查看非对称切割晶体211的姿态。

如图1所示，非对称切割晶体211可包括晶面2111和物理表面2112。其中，晶面2111可相对于物理表面2112倾斜，并形成一夹角η。实施例中，晶面2111与物理表面2112之间的夹角η小于布拉格角。

如图1至图4所示，在一些实施例中，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000可包括两对非对称切割晶体211，即第一非对称切割晶体对210和第二非对称切割晶体对220。第一非对称切割晶体对210和第二非对称切割晶体对220依次设置于入光通道110和出光通道120之间，且对称。其中，第一非对称切割晶体211a靠近入光通道110设置。

实施例中，以第一非对称切割晶体对210为例进行详细说明。

第一非对称切割晶体对210可包括相对且平行的第一非对称切割晶体211a和第二非对称切割晶体211b。在一些实施例中，第一非对称切割晶体211a可与入光通道110相对，用于接收上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000。

两非对称切割晶体211均相对于上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000的光轴倾斜设置，并形成一夹角α，其中，夹角α可设置在0°至90°之间。可以理解的，两非对称切割晶体211相间隔，两非对称切割晶体211之间的垂直距离d可设置为5mm至30mm。另外，两非对称切割晶体211可相互错位。实施例中，非对称切割晶体211相对于上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000光轴的倾斜角度、两非对称切割晶体211间的垂直距离d以及两错位距离m，具体均可根据需要进行设置。

工作时，波前倾斜的上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000通过入光通道110输入，通过第一非对称切割晶体对210后，上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000可发生色散并产生纵向压缩。可以理解的，压缩后的脉冲在横向上具有不同频率的光仍处于分离状态，即存在横向色散。随后，可通过第二非对称切割晶体对220，对其进行波前倾斜补偿，并使横向分离的光束混合在一起，输出硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000。相应的，该硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000不存在横向上的色散。

再一并结合图4至图8，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000还包括两位置调节机构300，两位置调节机构300相间隔地设置于真空室100中。两非对称切割晶体对一一对应地安装于两位置调节机构300上。位置调节机构300可用于调节同一对中两非对称切割晶体211之间的垂直距离d、两非对称切割晶体211之间的错位距离m以及两非对称切割晶体211与上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000光轴之间的夹角α。

实施例中，两位置调节机构300的结构可设置为对称，以靠近入光通道110一侧的位置调节机构300为例进行详细说明。

位置调节机构300可包括两第一驱动单元310、两第二驱动单元320和一第三驱动单元330。其中，第一非对称切割晶体对210中的两非对称切割晶体211一一对应地安装于两第一驱动单元310上，两第一驱动单元310一一对应地安装于两第二驱动单元320上，两第二驱动单元320均安装于第三驱动单元330上。

实施例中，第三驱动单元330用于带动第一非对称切割晶体对210转动，以调整两非对称切割晶体211与上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000光轴之间的夹角α。实施例中，两非对称切割晶体211的转动轴线平行于负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的宽度方向。两第二驱动单元320可用于带动两非对称切割晶体211分别运动，以调整两非对称切割晶体211之间的错位距离m。两第一驱动单元310可用于带动两非对称切割晶体211相互靠近或远离，以调整两非对称切割晶体211之间的垂直距离d。

实施例中，第一驱动单元310带动非对称切割晶体211运动的方向，可垂直于物理表面2112。第二驱动单元320带动非对称切割晶体211运动的方向可平行于物理表面2112，且垂直于第一驱动单元310带动非对称切割晶体211运动的方向。另外，第一驱动单元310带动非对称切割晶体211运动的方向以及第二驱动单元320带动非对称切割晶体211运动的方向均垂直于负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的宽度方向。

如图1、图4至图6所示，第三驱动单元330可包括第三驱动件331、齿轮传动组件(图未示)、第三转接板333和安装台332。其中，安装台332通过一L型的第一安装架410固定安装于真空室100的底板上，安装台332可位于第一安装架410远离真空室100底板的一端。第三驱动件331固定安装于安装台332靠近第一安装架410的一侧。

齿轮传动组件可包括啮合连接的两个齿轮，两齿轮均转动安装于安装台332上。其中一齿轮可与第三驱动件331的输出轴固定连接。另一齿轮可与旋转台334固定连接。第三转接板333可固定连接于旋转台334上。实施例中，第三转接板333垂直于负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的宽度方向。两第二驱动单元320可安装于第三转接板333远离第一安装架410的一侧。在一些实施例中，第三驱动件331可选用电机。

使用中，可由第三驱动件331驱动齿轮传动组件运行，以带动旋转台334和第三转接板333转动，进而再带动第一非对称切割晶体对210中的两非对称切割晶体211同步转动，以同步调整两非对称切割晶体211与上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000光轴之间的夹角α，以满足布拉格公式。

实施例中，第三驱动单元330带动两非对称切割晶体211的转动范围可设置为0°～90°，调节精度为0.05角秒。可以理解的，在第三驱动单元330带动两非对称切割晶体211同步转动的过程中，第一非对称切割晶体211a的入光侧可朝向入光通道110一侧。

再一并结合图7，两第二驱动单元320可沿第三转接板333的径向排列设置于第三转接板333远离第一安装架410的一侧，且可关于第三转接板333的转动轴线对称。在一些实施例中，两第二驱动单元320的结构可设置为对称。

第二驱动单元320可包括第二驱动件321、第二传动杆322、第二转接板323、第一滑块324和第一滑轨325。在一些实施例中，第二驱动件321可选用电机，第二传动杆322可选用丝杠。其中，第二驱动件321固定安装于第三转接板333上。第二传动杆322的一端固定连接于第二驱动件321的输出轴。第一滑块324的一端可通过一丝杠螺母连接于第二传动杆322上。在一些实施例中，第二传动杆322的延伸方向可同时平行于第三转接板333和物理表面2112，且两第二驱动单元320中的两第二传动杆322同轴。

第一滑轨325也可固定安装于第三转接板333上，且第一滑轨325并列设置于第二传动杆322的一侧，即第一滑轨325与第二传动杆322平行。第一滑块324远离第二传动杆322的一端可与第一滑轨325滑动配合。第二转接板323固定连接于第一滑块324远离第一滑轨325的一侧。第一驱动单元310可安装于第二转接板323远离第一滑块324的一侧。

工作时，第二驱动件321可驱动第二传动杆322转动，进而可驱使第一滑块324带动第二转接板323沿第二传动杆322移动，并可由第二转接板323带动第一驱动单元310和对应的非对称切割晶体211同步运动。当两第二驱动单元320带动两非对称切割晶体211运动时，两非对称切割晶体211可进行相向或相背运动，可调整两非对称切割晶体211间的错位距离m。

在另一些实施例中，第二驱动件321不排除选用气缸、电动推杆等结构。

再一并结合图8，两第一驱动单元310一一对应地安装于两第二转接板323上，且相对设置。实施例中，两第一驱动单元310的结构可设置为相同。

第一驱动单元310可包括第一驱动件311、第一传动杆312、第一转接板313和滑动板314。在一些实施例中，第一驱动件311可选用电机，第一传动杆312也可选用丝杠。其中，第一驱动件311固定安装于第二转接板323上。第一传动杆312的一端固定连接于第一驱动件311的输出轴。第一传动杆312的延伸方向可平行于第三转接板333，且第一传动杆312的延伸方向垂直于第二传动杆322的延伸方向。实施例中，两第一驱动单元310中的第一传动杆312可平行设置。

滑动板314也可通过一丝杠螺母连接于第一传动杆312上，滑动板314可沿第一传动杆312移动。第一转接板313固定连接于滑动板314远离第二转接板323的一侧。非对称切割晶体211可嵌设于一夹具350中，可以理解的，非对称切割晶体211的入光侧相对于夹具350外露。夹具350通过一固定座340安装于第一转接板313远离滑动板314的一侧。

实施例中，第一转接板313可呈L型板。两第一驱动单元310中的第一转接板313相对设置。非对称切割晶体211可安装于第一转接板313与另一第一转接板313相对的一侧。相应的，第一非对称切割晶体对210中的两非对称切割晶体211可相对设置。

如图7和图8所示，进一步的，滑动板314相对于第一传动杆312的两侧而言，均凸出设置有一安装缘3141。实施例中，安装缘3141可相对于第二转接板323的侧边凸出。第一驱动单元310还包括多个导向轮315，示例性的，第一驱动单元310可包括四个导向轮315。四个导向轮315可均分于滑动板314相对于第一传动杆312而言的两侧。导向轮315可转动连接于对应侧的安装缘3141上，且位于安装缘3141靠近第二转接板323的一侧。

在另一些实施例中，导向轮315还可设置成两个、三个、五个、六个等数量。

对应的，第二转接板323相对于第一传动杆312而言的两侧，均凸出设置有一导向凸缘3231，且导向凸缘3231平行于第一传动杆312。位于滑动板314两侧的导向轮315可与，导向轮315自身相对的导向凸缘3231滚动配合。在第一驱动件311带动滑动板314运动时，可由导向凸缘3231与导向轮315配合对其进行导向，也可提升运动的稳定性。

工作时，第一驱动件311可驱动第一传动杆312转动，以驱使滑动板314带动第一转接板313沿第一传动杆312移动，进而带动非对称切割晶体211运动。

当两第一驱动单元310带动两非对称切割晶体211运动时，两非对称切割晶体211可相互靠近或远离，以调整两非对称切割晶体211之间的垂直距离d。在一些实施例中，两第一驱动单元310带动两非对称切割晶体211运动时的调节精度为50nm。

可以理解的，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000还可包括有控制机构(图未示)，控制机构可分别与负群速度色散晶体脉冲压缩器1000中的电性器件电连接。从而，可由控制机构统一控制负群速度色散晶体脉冲压缩器1000中各电性部件的工作。

如图4和图9所示，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000还包括光斑检测机构500。在使用负群速度色散晶体脉冲压缩器1000之前通常需要对非对称切割晶体211的进行姿态调节。在非对称切割晶体211调节过程中，可借助X射线管或同步辐射光源进行粗调，粗调完成后，利用工作用的上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000进行精调。光斑检测机构500可在粗调及精调过程中，用于反馈光斑的位置信息，以便控制器根据反馈的光斑位置信息控制位置调节机构300动作，以调整非对称切割晶体211的姿态。

在一些实施例中，光斑检测机构500可包括闪烁晶体510、反射镜520、探测器530和升降组件540。

其中，升降组件540包括第四驱动件541、第二安装架542、第二滑轨543、第二滑块544、连接杆545和安装座546。第二滑轨543通过第二安装架542固定安装于真空室100的顶部，且位于真空室100的外侧。实施例中，第二滑轨543的延伸方向可平行于负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的高度方向。第四驱动件541可安装于第二滑轨543远离真空室100的一端。连接杆545的一端可通过第二滑块544传动连接于第四驱动件541的输出轴，且第二滑块544滑动安装于第二滑轨543上。连接杆545的另一端延伸至真空室100内，并可相对于真空室100伸缩。在一些实施例中，第四驱动件541可选用电机。第四驱动件541的输出轴可通过丝杠螺母副与第二滑块544连接。

在另一些实施例中，第四驱动件541还可选用气缸、电动推杆等结构。

实施例中，第四驱动件541可驱动第二滑块544沿第二滑轨543滑动，以带动连接杆545相对于真空室100沿负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的高度方向伸缩。安装座546可固定连接于连接杆545远离第二滑块544的一端，即安装座546位于真空室100内。安装座546可位于两位置调节机构300之间，即安装座546位于两非对称切割晶体对之间。实施例中，闪烁晶体510可固定安装于安装座546靠近第一非对称切割晶体对210的一侧，反射镜520可安装于安装座546靠近第二非对称切割晶体对220的一侧。在一些实施例中，闪烁晶体510可与负群速度色散晶体脉冲压缩器1000的长度方向垂直。反射镜520可相对于上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000光轴倾斜45°。反射镜520可与闪烁晶体510的出光侧相对。

需要对负群速度色散晶体脉冲压缩器1000进行调试时，可通过升降组件540将闪烁晶体510和反射镜520移动至两非对称切割晶体对之间，并使闪烁晶体510与第一非对称切割晶体对210的输出端相对，探测器530可与反射镜520相对。

从第一非对称切割晶体211a输出的脉冲可投射于闪烁晶体510上并产生荧光，荧光可投射至反射镜520并经过反射镜520反射后投射于探测器530的镜头上。随后，可由探测器530中的镜头将光束传递至CCD感光件上，以获得光斑的位置信息。随后，位置调节机构300可根据光斑检测机构500检测的光斑位置信息微调相对的两非对称切割晶体211之间的垂直距离d。

可以理解的，当调试完成后，可由升降组件540带动闪烁晶体510和反射镜520向上移，以避开第一非对称切割晶体对210与第二非对称切割晶体对220之间的光路。

如图6至图8所示，在一些实施例中，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000还包括有冷却机构600，可用于减小非对称切割晶体211在高热负载下的形变，并使非对称切割晶体211形变所导致的晶体摇摆曲线中心位移不超过半个达尔文宽度。在使用负群速度色散晶体脉冲压缩器1000之前，也可通过冷却机构600使非对称切割晶体211的温度达到热平衡状态。

在一些实施例中，冷却机构600可包括冷端(图未示)和四个导热片610。四个导热片610一一对应地与四个非对称切割晶体211热传导连接，以吸收非对称切割晶体211的热量。导热片610的另一端可与冷端热传导连接，以将热量通过冷端向外散失。其中，冷端可以是液氮或水冷等装置。

在一些实施例中，导热片610的一端可固定设置于夹具350与固定座340之间。从而，非对称切割晶体211中的热量可通过夹具350传递至导热片610，并通过导热片610传递出去。在一些实施例中，导热片610可选用铜辫。

在另一些实施例中，导热片610还可选用铜片等结构。

在另一些实施例中，负群速度色散晶体脉冲压缩器1000还可包括一对非对称切割晶体211，相应的，位置调节机构300也可设置为一组。上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000可通过一对非对称切割晶体211进行纵向压缩以生成硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000，此硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000存在横向色散，即横向上不同频率的光相互分离。

综上，本申请提供了一种负群速度色散晶体脉冲压缩器1000，可用于对上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲2000进行压缩，并输出硬X射线阿秒自由电子激光脉冲3000。本申请提供的负群速度色散晶体脉冲压缩器1000只需要安装在硬X射线自由电子激光装置的光束线上，不会对前端设备(如加速器、电子束团压缩器等)造成颠覆性更改，使用更加简单便捷。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，用于压缩上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲以产生硬X射线阿秒自由电子激光脉冲；

所述负群速度色散晶体脉冲压缩器包括至少一对非对称切割晶体，同一对的两所述非对称切割晶体相对且平行；

所述至少一对非对称切割晶体用于使所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲产生色散以实现纵向压缩输出所述硬X射线阿秒自由电子激光脉冲。

2.根据权利要求1所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器包括两对所述非对称切割晶体，两对所述非对称切割晶体对称设置。

3.根据权利要求1或2所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述非对称切割晶体包括晶面和物理表面，所述晶面与所述物理表面之间的夹角η小于布拉格角。

4.根据权利要求1所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器还包括至少一位置调节机构，一所述位置调节机构上安装一对所述非对称切割晶体；

所述调节机构用于调整同一对中的两所述非对称切割晶体之间的垂直距离d、错位距离m以及相对于所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲光轴的倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述位置调节机构包括两第一驱动单元，同一对中的两所述非对称切割晶体一一对应地安装于两所述第一驱动单元上；

所述第一驱动单元包括第一驱动件、第一传动杆和第一转接板，所述第一传动杆传动连接于所述第一驱动件和所述第一转接板之间，所述非对称切割晶体安装于所述第一转接板上；

所述第一驱动件用于带动其自身相连的所述非对称切割晶体移动，以调整同一对中两所述非对称切割晶体之间的垂直距离d。

6.根据权利要求5所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述位置调节机构还包括两第二驱动单元；

所述第二驱动单元包括第二驱动件、第二传动杆和第二转接板，两所述第一驱动单元一一对应地安装于两所述第二驱动单元中的所述第二转接板上，所述第二传动杆传动连接于所述第二驱动件与所述第二转接板之间，所述第二传动杆垂直于所述第一传动杆；

所述第二驱动件用于带动其自身相连的所述非对称切割晶体移动，以调整同一对的两所述非对称切割晶体之间的错位距离m。

7.根据权利要求6所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述第一驱动单元还包括滑动板和多个导向轮，所述滑动板传动连接于所述第一传动杆和所述第一转接板之间，所述滑动板相对于所述第一传动杆而言的两侧均凸设有安装缘，所述安装缘相对于所述第二转接板凸出，所述多个导向轮分设于两所述安装缘；

所述第二转接板相对于所述第一传动杆而言的两侧均设有导向凸缘，所述导向凸缘平行于所述第一传动杆，所述导向轮与其自身相对的所述导向凸缘滚动配合。

8.根据权利要求6或7所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述位置调节机构还包括第三驱动单元；

所述第三驱动单元包括第三驱动件、齿轮传动组件和第三转接板，所述齿轮传动组件传动连接于所述第三驱动件与所述第三转接板之间，两所述第二驱动单元均安装于所述第三转接板上；

所述第三驱动件用于驱动所述第三转接板转动，并带动其自身相连的两所述非对称切割晶体转动，以调整两所述非对称切割晶体相对于所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲光轴的倾斜角度。

9.根据权利要求4所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器还包括光斑检测机构，所述光斑检测机构包括闪烁晶体、反射镜、探测器和升降组件；

所述闪烁晶体和所述反射镜连接于所述升降组件，所述升降组件用于带动所述闪烁晶体和所述反射镜相对于所述至少一对非对称切割晶体间的光路伸缩；

当所述闪烁晶体和所述反射镜位于所述至少一对非对称切割晶体间的光路时，所述闪烁晶体与靠近所述上啁啾硬X射线自由电子激光脉冲输入侧的一对所述非对称切割晶体的输出端相对，所述反射镜用于将所述闪烁晶体处的荧光反射至所述探测器。

10.根据权利要求1所述的负群速度色散晶体脉冲压缩器，其特征在于，所述负群速度色散晶体脉冲压缩器还包括多个导热片，所述多个导热片一一对应地与多个所述非对称切割晶体热传导连接。

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