[发明专利]一种电子束发散角分布测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种电子束发散角分布测量装置，包括密封真空靶室(2)，在密封真空靶室(2)内安装有一个转换靶(4)，其特征在于：在所述密封真空靶室(2)内还安装有一个防散射遮光筒(5)，在密封真空靶室(2)上设置有与防散射遮光筒(5)对应的光线输出窗口(6)，还包括一个成像系统，电子束(1)轰击转换靶(4)后产生切伦科夫辐射光，切伦科夫辐射光进入防散射遮光筒(5)后通过光线输出窗口(6)输出，经过窄带滤光片(8)滤光后在成像系统上成像；

所述的转换靶(4)包括支架座(401)，在支架座(401)上设置有支架框(402)，支架环(403)将石英薄片(404)固定在支架框(402)上；

成像系统是两分幅成像结构；

所述两分幅成像结构的成像系统包括成像平台(13)，在成像平台(13)上设置有与窄带滤光片(8)对应的测量镜头(9)，测量镜头(9)的输出光线经过一个分光棱镜(10)，分光棱镜(10)的两路光线分别成像在相互垂直的两个ICCD相机(11)上，ICCD相机(11)置于成像平台(13)上的屏蔽铅围屋体(12)内。

2.根据权利要求1所述的一种电子束发散角分布测量装置，其特征在于，所述的转换靶(4)采用叠放的靶环压环(411)、橡皮垫(412)、橡皮圈(413)、薄膜(414)、靶环座(415)配合后形成一体结构。

3.根据权利要求1所述的一种电子束发散角分布测量装置，其特征在于，所述的转换靶(4)安装在一个旋转光具座(17)上，还包括一个用于调整旋转光具座(17)转换靶(4)位置的旋钮调节机构(18)。

4.根据权利要求1所述的一种电子束发散角分布测量装置，其特征在于，在所述的密封真空靶室(2)内壁、防散射遮光筒(5)内壁均设置有防散射内框吸收层(3)。

5.根据权利要求1所述的一种电子束发散角分布测量装置，其特征在于，所述的成像系统整体安装在一个以转换靶(4)的中心位置为圆心的圆形导轨(14)上。

6.根据权利要求1所述的一种电子束发散角分布测量装置，其特征在于，成像系统还可以是多分幅成像结构；

所述多分幅成像结构的成像系统包括成像平台(13)，在成像平台(13)上设置有与窄带滤光片(8)对应的测量镜头(9)，测量镜头(9)的输出光线成像在一个磨砂毛玻璃(15)后，再由分幅相机(16)成像，多幅分幅相机(16)置于成像平台(13)上的屏蔽铅围屋体(12)。

7.一种电子束发散角分布测量方法，其特征在于，基于如权利要求1-6中任意一项所述的一种电子束发散角分布测量装置，所述测量方法包括以下步骤：

(a)电子束(1)轰击转换靶(4)后产生切伦科夫辐射光，切伦科夫辐射光进入防散射遮光筒(5)后通过光线输出窗口(6)输出，经过窄带滤光片(8)滤光后在测量镜头(9)的焦平面上形成发散角分布的图像；

(b)对焦平面上形成发散角分布的图像，根据测量布局，通过光线追踪的方法由测量到的发散角图像反推出入射电子束发散角的分布；

所述步骤(b)的反推过程如下：

(b1)沿散角分布的电子束发射角照片中的纵向方向获取曲线数据，电子束发散角的分布曲线，取曲线的峰值处为0散角对应的位置；

(b2)假设曲线上的某一点对应输出散角θo的光线，其距离0散角光线的位置为h；根据光学成像原理，有：h＝f·tg(θo)，其中f为测量镜头的焦距，计算输出光线Lo的方向θo；

(b3)在输出密封玻璃窗口的前后界面上，由折射率原理，有：n0·sin(θo)＝n·sin(θ3)及n·sin(θ3)＝n0·sin(θ2)，其中n0为空气的折射率，n为玻璃的折射率，θ3为输出光线在玻璃中的方向，θ2为输出光线在入射玻璃前的方向，也是光线从靶射出的方向；

(b4)在光线输出转换靶的界面上，由折射率原理，有：n0·sin(θ2)＝n·sin(θ1)，其中θ1为光线射出转换靶的角度，也是切伦科夫辐射光子的方向角度；

(b5)由于测量装置在安装时要求电子入射角度θe为特定的切伦科夫辐射角，这样可以保证电子的散角θi等于θ1；

(b6)通过步骤(b1)至步骤(b5)由散角分布曲线上的各个点的位置h及测量系统的参数f计算出电子的散角θi及分布。