專利名稱：熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光板、面陣電荷藕合器件(Charge Coupled Device，以下簡稱CCD) 及鏡頭組成的熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
通常在激光尾波場電子加速研究中對高能電子束的低重復(fù)頻率、高動態(tài)響應(yīng)成像測量采用電子成像板[參見 1 :Kazuo A. Tanakal，Toshinori Yabuuchi，Takashi Sato, Ryosuke Kodama, Yoneyoshi Kitagawa, Teruyoshi Takahashi, Toshiji Ikeda, Yoshihide Honda, and Shuuichi Okuda, "Calibration of imaging plate for high energy electron spectrometer，，，Rev. Sci. Instrum. 76,013507 (2005).],而高重復(fù)頻率成像測量則采用熒光板、CCD及鏡頭等組成的熒光板電子束成像系統(tǒng)[參見2 :K. Nakamura, W. Wan,N. Ybarrolaza,D. Syversrud,J. Wallig,and W. P. Leemans,“Broadband single-shot electron spectrometer for GeV-class laser-plasma-based accelerators，，，Rev. Sci. Instrum. 79，053301(2008)]。熒光板電子束成像系統(tǒng)不但能直觀的顯示出電子束電量在橫截面上的分布，還能測量出電子束的電量。熒光板被電子輻照后會在熒光板的發(fā)光面發(fā)出熒光，CCD收集到的熒光只是全部熒光的一部分。在改變成像系統(tǒng)參數(shù)(例如放大率)時(shí)，會影響CCD收集到的熒光的光子數(shù)量，從而影響整個(gè)測量系統(tǒng)對電子束電量的響應(yīng)能力。因此經(jīng)常需要重新標(biāo)定熒光板電子束成像系統(tǒng)對電子束電量的響應(yīng)能力。常用的標(biāo)定方法是使用熒光板電子束成像系統(tǒng)測量已知電量的電子束，從而通過該系統(tǒng)的計(jì)數(shù)值和電子束電量的關(guān)系確定該系統(tǒng)對電子束電量的響應(yīng)能力。這種定標(biāo)方法需要將整個(gè)熒光板電子束成像系統(tǒng)移至已有的參數(shù)已知的穩(wěn)定的電子束加速器的輸出端，然而在很多進(jìn)行激光尾波場加速器研究的實(shí)驗(yàn)室中并不具備這樣的電子束加速器。

發(fā)明內(nèi)容
為了能夠在沒有標(biāo)準(zhǔn)電子束源的情況下對熒光板電子束成像系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，本發(fā)明提供熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法。該方法不需要知道電子束的電量，也不需要電子束電量保持非常穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法，其特點(diǎn)是該方法包括下列步驟①在熒光板上的電子入射面上緊貼覆蓋一層電子成像板，在熒光板和電子成像板之前設(shè)置一塊鋁板，在所述的熒光板和電子成像板之后設(shè)置CCD探測器；②將待測的高能量大發(fā)散角電子束同時(shí)輻照在電子成像板和熒光板的交界處；③利用所述的C⑶探測器記錄電子束通過電子成像板和電子束通過熒光板上同等面積的計(jì)數(shù)值；
④利用電子成像板對電子束的響應(yīng)是已知的，通過計(jì)算和比較，得到熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系；⑤改變電子束的能量，重復(fù)步驟②③④，形成熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系曲線。所述的待測的高能量大發(fā)散角電子束的發(fā)散角為3度。在熒光板的電子入射面的一部分面積上緊貼覆蓋一層電子成像板，使得電子束能夠同時(shí)輻照在電子成像板和熒光板的未被覆蓋部分；將發(fā)散角約為3度、能譜為連續(xù)譜、最高能量大于IOOMeV的電子束入射到電子成像板和熒光板之前用5毫米厚鋁板進(jìn)行能量篩選，使得約為5MeV以上的電子束能夠通過鋁板并輻照在電子成像板和熒光板上。電子成像板對電子束的響應(yīng)是已知的，并且發(fā)散角較大的電子束在橫截面上的電量分布較均勻，因此只要比較在覆蓋和未覆蓋電子成像板的分界線處附近同等面積上的熒光板未被覆蓋部分的計(jì)數(shù)值和電子成像板的計(jì)數(shù)值，便可得到熒光板計(jì)數(shù)值和電子束電量的對應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明的技術(shù)效果和特點(diǎn)是1、只需要發(fā)散角約為3度的電子束，不需要知道電子束的電量，也不需要保持電量的穩(wěn)定性，在大部分激光尾波場加速實(shí)驗(yàn)中都可容易獲得。2、應(yīng)用本方法，不需要移動整個(gè)熒光板電子束成像系統(tǒng)，只需要在熒光板前加鋁板和電子成像板，因此可以保持測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明方法的鋁板、電子成像板和熒光板布局的一個(gè)實(shí)施例。圖中1-電子束，2-鋁板，3-熒光板，4-電子成像板，5-鏡頭，6-CXD。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的標(biāo)定方法作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。先請參閱圖1，由圖可見，本發(fā)明熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法，包括下列步驟①先按圖1設(shè)置在熒光板3上的電子入射面上緊貼覆蓋一層電子成像板4，在熒光板3和電子成像板4之前設(shè)置一塊鋁板2，在所述的熒光板3和電子成像板4之后設(shè)置具有鏡頭5的CXD探測器6 ；②將待測的高能量大發(fā)散角電子束同時(shí)輻照在電子成像板4和熒光板3的交界處；③利用所述的CXD探測器6分別記錄電子束通過電子成像板4和電子束通過熒光板3上同等面積的計(jì)數(shù)值；④利用電子成像板對電子束的響應(yīng)是已知的，通過計(jì)算和比較，得到熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系；⑤改變電子束1的能量，重復(fù)步驟②③④，形成熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系曲線。本實(shí)施例中鋁板2的厚度為5毫米，被平行放置在熒光板3前1厘米處。電子成像板4為長方形，熒光板3為正方形，電子成像板4剛好將一半的熒光板3覆蓋。電子束1 垂直于熒光板3入射，電子束中心與熒光板3的中心重合。通過鋁板2的電子束1輻照在電子成像板4和熒光板3上。電子束輻照后，電子束通過熒光板的計(jì)數(shù)值由熒光板成像系統(tǒng)中的記錄元件CXD探測器6記錄。選取距交界線為L處的A點(diǎn)附近的電子成像板4上一個(gè)面積單元，讀取其積分計(jì)數(shù)值SA。并在未覆蓋電子成像板的熒光板上相對交界線與A點(diǎn)對稱的B點(diǎn)附近選取同樣大小的面積單元，讀取其積分計(jì)數(shù)值&。L盡量短，以使得在2L長度內(nèi)，電子電量幾乎均勻分布。面積單元也要盡量小，使得面積單元內(nèi)電量變化很小。\對應(yīng)的電量可以通過電子成像板的響應(yīng)能力換算為電量Q，則所述是熒光板電子束成像系統(tǒng)單位計(jì)數(shù)對應(yīng)的電量為Q/&。通過改變電子束1的能量，重復(fù)步驟②③④，形成熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系曲線。
權(quán)利要求
1.一種熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法，其特征是該方法包括下列步驟①在熒光板C3)上的電子入射面上緊貼覆蓋一層電子成像板G)，在熒光板C3)和電子成像板(4)之前設(shè)置一塊鋁板O)，在所述的熒光板( 和電子成像板(4)之后設(shè)置CCD 探測器(6)；②將待測的高能量大發(fā)散角電子束同時(shí)輻照在電子成像板(4)和熒光板(3)的交界處；③利用所述的CCD探測器(6)記錄電子束通過電子成像板(4)和電子束通過熒光板 (3)上同等面積的計(jì)數(shù)值；④利用電子成像板對電子束的響應(yīng)是已知的，通過計(jì)算和比較，得到熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系；⑤改變電子束(1)的能量，重復(fù)步驟②③④，形成熒光板電子成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的關(guān)系曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征是所述的待測的高能量大發(fā)散角電子束的發(fā)散角為3度。
全文摘要
一種熒光板電子束成像系統(tǒng)對高能電子束電量響應(yīng)的標(biāo)定方法，該方法是將成像系統(tǒng)的熒光板的電子入射面覆蓋一層電子成像板，并將能譜連續(xù)分布的高能量大發(fā)散角的電子束通過鋁板濾掉低能量電子后同時(shí)輻照在電子成像板和熒光板上，利用所述的CCD探測器記錄電子束通過電子成像板和電子束通過熒光板上同等面積的計(jì)數(shù)值；通過已知的電子成像板獲得電量信息，從而確定熒光板計(jì)數(shù)值與電量的對應(yīng)關(guān)系。利用本方法可以對激光尾波場加速實(shí)驗(yàn)中的熒光板電子束成像系統(tǒng)進(jìn)行簡單的電量響應(yīng)標(biāo)定，而無需標(biāo)準(zhǔn)電子束源。
文檔編號G01N21/66GK102207462SQ201110123469
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者劉建勝, 盧海洋, 夏長權(quán), 徐建彩, 徐至展, 王成, 王文濤, 鄧愛華 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所