CN2777489Y - 激光测量电子束半径装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光测量电子束半径装置。它包括激光器、透镜、标定靶、物镜、目镜、滤光片和经低温冷却的CCD相机;激光器发射出的激光束经透镜与电子束方向逆向进入漂移管中心,物镜位于与电子束垂直的观测光路上,物镜、滤光片、目镜及CCD相机在观测光路上顺序排列;定标靶可以从外部伸入漂移管中心。本实用新型的优点是:能精确测量电子束半径。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子束诊断技术,具体涉及一种激光测量电子束半径装置。
背景技术
在原子分子物理研究领域,为了在实验室获得很高电荷态离子,一般采用两种方法。一种方法是用大型加速器产生的相对论性重离子轰击静止的固体靶,把离子剥离到高电荷态;另一种方法是用能量低得多的电子去轰击几乎静止的重离子(原子)气体靶,剥离离子(原子)到高电荷态。后一种方法就是电子束离子阱(electron beam ion trap,EBIT)中用到的。在EBIT光谱诊断中,电子束的大小相当重要,辐射源的大小由电子束半径决定,并且直接用作分光谱仪的入射狭缝,因而电子束半径大小直接影响谱线测量的分辨率,因此需要精确知道电子束半径大小。此外,为了测量电子一离子相互作用(电离、复合等)绝对截面,有必要知道电子束电流密度,而这也和电子束大小有关。所以精确测量电子束半径对EBIT实验有重要意义。
在EBIT实验中,常采用X射线针孔成像的原理测量电子束半径,然而这种方法也有它的不足之处。首先,冷离子主要位于电子束内,导致电子束半径被低估;其次,狭缝紧靠近电子束,这种实验布局给角度调整带来很大困难,即使狭缝轴和电子束轴很小的不对应,都会引起电子束半径测量很大的误差;此外,若观测来自约束离子辐射的可见光,辐射图像并不能直接显示电子束大小,因为有些跃迁寿命足够长以至离子在辐射前离开电子束,这种情况下,辐射图像显示的是离子云的分布。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种激光测量电子束半径装置,提高电子束半径测量精度。在二十世纪六十年代早期,激光器出现后不久,人们用红宝石激光器发出的激光(20J,800μs),以θ=65°照到2KeV、75mA的电子束上,发现有弱的散射信号,这就是汤姆逊散射。我们利用汤姆逊散射成像的方法,研制出电子束半径测量装置,精确测定电子束半径。
本实用新型的具体解决方案为:一种激光测量电子束半径装置,它包括激光器、透镜、标定靶、物镜、目镜、滤光片和经低温冷却的CCD(数码)相机;激光器发射出的激光束经透镜与电子束方向逆向进入漂移管中心,物镜位于与电子束垂直的观测光路上,物镜、滤光片、目镜及CCD相机在观测光路上顺序排列;定标靶可以从外部伸入漂移管中心。
所述的激光器为倍频的掺钕钒酸钇激光器,目镜的放大率为10,所述的滤光片由两个有色玻璃滤光片组成,滤光片在倍频激光中心波长530nm处的透过率是6×10-3%,在物镜与滤光片之间设置有偏振片,CCD相机具有1100×330像素点阵列,像素点大小是24μm.,所述的定标靶为一探针,在激光束的光路上设置有两反射镜,在任一反射镜的旁边设置有经纬仪。
本实用新型的优点是:能精确测量电子束半径。
附图说明
附图为EBIT装置激光散射光路布局图。
具体实施方式
EBIT主要由三部分组成:一个电子枪,一个低温区(包括漂移管7),和一个电子收集器。来自电子枪阴极14的发射电子经电子枪和漂移管7之间的电场加速,同时被一对超导亥姆赫兹线圈8产生的磁场压缩。中心漂移管7有八个位置对称的与电子束平行的狭缝,其中一个用于观测散射信号。穿过漂移管7后,电子经减速发散后被电子收集器接收。在漂移管7中,高速电子与低电荷态离子碰撞,使离子的电子不断被剥离,产生高电荷态离子,离子受到三重约束:电子束的空间分布对离子的径向约束,超导磁场对离子的径向约束及漂移管7两端静电场对离子的轴向约束。
本实用新型所提供的激光测量电子束半径装置,包括激光器1、透镜2、标定靶6、物镜9、目镜10、滤光片12和经低温冷却的CCD相机13;激光器1发射出的激光束经透镜2与电子束方向逆向进入漂移管7中心,物镜9位于与电子束垂直的观测光路上,物镜9、滤光片12、目镜10及CCD相机13在观测光路上顺序排列;标定靶6可以从外部伸入漂移管7中心。
激光器1为倍频的掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)激光器,输出单频绿光(532nm),激光束经透镜2聚焦到漂移管7中心,焦斑直径约1mm,激光束进入漂移管7的方向和电子束方向逆向,能量在激光束剖面上的分布是均匀的。入射激光的偏振方向垂直于入射波矢和散射波矢组成的平面,在图中垂直于纸面。垂直于电子束方向的散射信号由物镜9、目镜10、滤光片12和经低温冷却的CCD相机13构成的物镜系统接收。目镜10的放大率为10,用He-Ne激光或EBIT阱区离子的辐射光,能沿观测光轴方向调整CCD相机13的位置。
所述的滤光片12由两个有色玻璃滤光片(B-390和KG-3)组成。B-390玻璃在530nm处的透过率是6×10-3%,用它消除激光和漂移管壁接触而产生的杂散光,KG-3玻璃用于消除来自电子枪阴极14的红外辐射。
在物镜9与滤光片12之间设置有偏振片11,当偏振片起偏方向和入射激光偏振方向一致时,可以探测到带本底的散射信号,当改变偏振片偏振轴方向与入射激光偏振方向垂直时,只能测到本底信号。为了提高信噪比,每次测量都要求得到带本底的散射信号和本底信号。
定标靶6用来标定散射成像,图中的定标靶6为一探针。这个探针可以从外部伸入漂移管7中心,通过与位于漂移管7中心发出可见光的探针头部在CCD相机13上的像大小比较,可以得到电子束半径大小。
在激光束的光路上设置有两个反射镜3、4,从激光器1发出的激光束经透镜2后,再经过反射镜3、4两次全反射后,再进入漂移管7,在反射镜3或反射镜4的旁边设置有经纬仪5,用以调整激光束的方向。
Claims (7)
1、一种激光测量电子束半径装置,其特征在于:它包括激光器(1)、透镜(2)、标定靶(6)、物镜(9)、目镜(10)、滤光片(12)和经低温冷却的CCD相机(13);激光器(1)发射出的激光束经透镜(2)与电子束方向逆向进入漂移管(7)中心,物镜(9)位于与电子束垂直的观测光路上,物镜(9)、滤光片(12)、目镜(10)及CCD相机(13)在观测光路上顺序排列;定标靶(6)可以从外部伸入漂移管(7)中心。
2、根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置,其特征在于:所述的激光器(1)为倍频的掺钕钒酸钇激光器。
3、根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置,其特征在于:目镜(10)的放大率为10。
4、根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置,其特征在于:所述的滤光片(12)由两个有色玻璃滤光片组成。
5、根据权利要求1或4所述的激光测量电子束半径装置,其特征在于:在物镜(9)与滤光片(12)之间设置有偏振片(11)。
6、根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置,其特征在于:所述的定标靶(6)为一探针。
7、根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置,其特征在于:在激光束的光路上设置有两反射镜(3、4),在反射镜(3)或反射镜(4)的旁边设置有经纬仪(5)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 200520033609 CN2777489Y (zh) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | 激光测量电子束半径装置 |
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CN 200520033609 CN2777489Y (zh) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | 激光测量电子束半径装置 |
Publications (1)
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CN2777489Y true CN2777489Y (zh) | 2006-05-03 |
Family
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CN 200520033609 Expired - Fee Related CN2777489Y (zh) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | 激光测量电子束半径装置 |
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CN (1) | CN2777489Y (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105555008A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-05-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种正电子束流传输系统 |
-
2005
- 2005-03-22 CN CN 200520033609 patent/CN2777489Y/zh not_active Expired - Fee Related
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CN105555008A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-05-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种正电子束流传输系统 |
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