專利名稱：激光測量電子束半徑裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子束診斷技術，具體涉及一種激光測量電子束半徑裝置。
背景技術：
在原子分子物理研究領域，為了在實驗室獲得很高電荷態(tài)離子，一般采用兩種方法。一種方法是用大型加速器產生的相對論性重離子轟擊靜止的固體靶，把離子剝離到高電荷態(tài)；另一種方法是用能量低得多的電子去轟擊幾乎靜止的重離子(原子)氣體靶，剝離離子(原子)到高電荷態(tài)。后一種方法就是電子束離子阱(electron beam ion trap，EBIT)中用到的。在EBIT光譜診斷中，電子束的大小相當重要，輻射源的大小由電子束半徑決定，并且直接用作分光譜儀的入射狹縫，因而電子束半徑大小直接影響譜線測量的分辨率，因此需要精確知道電子束半徑大小。此外，為了測量電子一離子相互作用(電離、復合等)絕對截面，有必要知道電子束電流密度，而這也和電子束大小有關。所以精確測量電子束半徑對EBIT實驗有重要意義。
在EBIT實驗中，常采用X射線針孔成像的原理測量電子束半徑，然而這種方法也有它的不足之處。首先，冷離子主要位于電子束內，導致電子束半徑被低估；其次，狹縫緊靠近電子束，這種實驗布局給角度調整帶來很大困難，即使狹縫軸和電子束軸很小的不對應，都會引起電子束半徑測量很大的誤差；此外，若觀測來自約束離子輻射的可見光，輻射圖像并不能直接顯示電子束大小，因為有些躍遷壽命足夠長以至離子在輻射前離開電子束，這種情況下，輻射圖像顯示的是離子云的分布。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種激光測量電子束半徑裝置，提高電子束半徑測量精度。在二十世紀六十年代早期，激光器出現后不久，人們用紅寶石激光器發(fā)出的激光(20J，800μs)，以θ＝65°照到2KeV、75mA的電子束上，發(fā)現有弱的散射信號，這就是湯姆遜散射。我們利用湯姆遜散射成像的方法，研制出電子束半徑測量裝置，精確測定電子束半徑。
本實用新型的具體解決方案為一種激光測量電子束半徑裝置，它包括激光器、透鏡、標定靶、物鏡、目鏡、濾光片和經低溫冷卻的CCD(數碼)相機；激光器發(fā)射出的激光束經透鏡與電子束方向逆向進入漂移管中心，物鏡位于與電子束垂直的觀測光路上，物鏡、濾光片、目鏡及CCD相機在觀測光路上順序排列；定標靶可以從外部伸入漂移管中心。
所述的激光器為倍頻的摻釹釩酸釔激光器，目鏡的放大率為10，所述的濾光片由兩個有色玻璃濾光片組成，濾光片在倍頻激光中心波長530nm處的透過率是6×10-3％，在物鏡與濾光片之間設置有偏振片，CCD相機具有1100×330像素點陣列，像素點大小是24μm.，所述的定標靶為一探針，在激光束的光路上設置有兩反射鏡，在任一反射鏡的旁邊設置有經緯儀。
本實用新型的優(yōu)點是能精確測量電子束半徑。


附圖為EBIT裝置激光散射光路布局圖。
具體實施方式
EBIT主要由三部分組成一個電子槍，一個低溫區(qū)(包括漂移管7)，和一個電子收集器。來自電子槍陰極14的發(fā)射電子經電子槍和漂移管7之間的電場加速，同時被一對超導亥姆赫茲線圈8產生的磁場壓縮。中心漂移管7有八個位置對稱的與電子束平行的狹縫，其中一個用于觀測散射信號。穿過漂移管7后，電子經減速發(fā)散后被電子收集器接收。在漂移管7中，高速電子與低電荷態(tài)離子碰撞，使離子的電子不斷被剝離，產生高電荷態(tài)離子，離子受到三重約束電子束的空間分布對離子的徑向約束，超導磁場對離子的徑向約束及漂移管7兩端靜電場對離子的軸向約束。
本實用新型所提供的激光測量電子束半徑裝置，包括激光器1、透鏡2、標定靶6、物鏡9、目鏡10、濾光片12和經低溫冷卻的CCD相機13；激光器1發(fā)射出的激光束經透鏡2與電子束方向逆向進入漂移管7中心，物鏡9位于與電子束垂直的觀測光路上，物鏡9、濾光片12、目鏡10及CCD相機13在觀測光路上順序排列；標定靶6可以從外部伸入漂移管7中心。
激光器1為倍頻的摻釹釩酸釔(NdYVO4)激光器，輸出單頻綠光(532nm)，激光束經透鏡2聚焦到漂移管7中心，焦斑直徑約1mm，激光束進入漂移管7的方向和電子束方向逆向，能量在激光束剖面上的分布是均勻的。入射激光的偏振方向垂直于入射波矢和散射波矢組成的平面，在圖中垂直于紙面。垂直于電子束方向的散射信號由物鏡9、目鏡10、濾光片12和經低溫冷卻的CCD相機13構成的物鏡系統(tǒng)接收。目鏡10的放大率為10，用He-Ne激光或EBIT阱區(qū)離子的輻射光，能沿觀測光軸方向調整CCD相機13的位置。
所述的濾光片12由兩個有色玻璃濾光片(B-390和KG-3)組成。B-390玻璃在530nm處的透過率是6×10-3％，用它消除激光和漂移管壁接觸而產生的雜散光，KG-3玻璃用于消除來自電子槍陰極14的紅外輻射。
在物鏡9與濾光片12之間設置有偏振片11，當偏振片起偏方向和入射激光偏振方向一致時，可以探測到帶本底的散射信號，當改變偏振片偏振軸方向與入射激光偏振方向垂直時，只能測到本底信號。為了提高信噪比，每次測量都要求得到帶本底的散射信號和本底信號。
定標靶6用來標定散射成像，圖中的定標靶6為一探針。這個探針可以從外部伸入漂移管7中心，通過與位于漂移管7中心發(fā)出可見光的探針頭部在CCD相機13上的像大小比較，可以得到電子束半徑大小。
在激光束的光路上設置有兩個反射鏡3、4，從激光器1發(fā)出的激光束經透鏡2后，再經過反射鏡3、4兩次全反射后，再進入漂移管7，在反射鏡3或反射鏡4的旁邊設置有經緯儀5，用以調整激光束的方向。
權利要求1.一種激光測量電子束半徑裝置，其特征在于它包括激光器(1)、透鏡(2)、標定靶(6)、物鏡(9)、目鏡(10)、濾光片(12)和經低溫冷卻的CCD相機(13)；激光器(1)發(fā)射出的激光束經透鏡(2)與電子束方向逆向進入漂移管(7)中心，物鏡(9)位于與電子束垂直的觀測光路上，物鏡(9)、濾光片(12)、目鏡(10)及CCD相機(13)在觀測光路上順序排列；定標靶(6)可以從外部伸入漂移管(7)中心。
2.根據權利要求1所述的激光測量電子束半徑裝置，其特征在于所述的激光器(1)為倍頻的摻釹釩酸釔激光器。
3.根據權利要求1所述的激光測量電子束半徑裝置，其特征在于目鏡(10)的放大率為10。
4.根據權利要求1所述的激光測量電子束半徑裝置，其特征在于所述的濾光片(12)由兩個有色玻璃濾光片組成。
5.根據權利要求1或4所述的激光測量電子束半徑裝置，其特征在于在物鏡(9)與濾光片(12)之間設置有偏振片(11)。
6.根據權利要求1所述的激光測量電子束半徑裝置，其特征在于所述的定標靶(6)為一探針。
7.根據權利要求1所述的激光測量電子束半徑裝置，其特征在于在激光束的光路上設置有兩反射鏡(3、4)，在反射鏡(3)或反射鏡(4)的旁邊設置有經緯儀(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種激光測量電子束半徑裝置。它包括激光器、透鏡、標定靶、物鏡、目鏡、濾光片和經低溫冷卻的CCD相機；激光器發(fā)射出的激光束經透鏡與電子束方向逆向進入漂移管中心，物鏡位于與電子束垂直的觀測光路上，物鏡、濾光片、目鏡及CCD相機在觀測光路上順序排列；定標靶可以從外部伸入漂移管中心。本實用新型的優(yōu)點是能精確測量電子束半徑。
文檔編號G01B11/08GK2777489SQ200520033609
公開日2006年5月3日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權日2005年3月22日
發(fā)明者馮潔, 汪達成, 胡成華 申請人:重慶交通學院