[发明专利]基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太赫兹技术，特别涉及一种基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲的装置。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1-10THz(波长在0.03到3mm范围)的电磁波。随着80年代一系列新技术新材料的发展，特别是超快技术的发展，使得获得宽带稳定的，脉冲太赫兹源成为一种准常规技术，太赫兹技术得以迅速发展，并在国际范围内掀起一股太赫兹研究热潮。目前，太赫兹波主要的应用研究有太赫兹时域光谱技术、太赫兹成像技术、安全检查、太赫兹雷达、天文学、通信技术。基于目前的太赫兹技术，我们发明了一种可以产生超短太赫兹脉冲的装置。超短太赫兹脉冲。“超短”是指延续时间在飞秒到微微秒范围，因此在脉冲阶段能量巨大，前景更加广阔。

但目前超短太赫兹脉冲产生的技术方法大多只能产生一定能量强度的太赫兹波。本发明利用一种新的辐射装置来产生千兆级峰值功率的太赫兹超短脉冲。

发明内容

本发明是针对目前产生的超短太赫兹脉冲峰值能量只具有一定强度的问题，提出了一种基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲的装置,采用电子束入射到两个电极片之间的金属箔片上产生渡越辐射进而辐射太赫兹脉冲。通过给电极片施加高压产生电场来提升电子束的运动速度，从而实现增加超短太赫兹脉冲强度的功能。

本发明的技术方案为：一种基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲的装置，包括电子束发生器、环形电极片、直流高压电源、圆形导电箔片组、圆形电极片、聚焦透镜和热探测器；

从电子束发生器输出的短电子束沿直线传播，先穿过环形电极片进入高压电场，然后照射到由多片圆形导电箔片间隙同轴搁置堆叠而成的截锥体上，电子束打在圆形电极片上，电子束在每个金属箔片上辐射出的太赫兹波叠加形成锥型超短太赫兹脉冲，超短太赫兹脉冲绕过圆形电极片被聚焦透镜聚焦到热探测器上，环形电极片和圆形电极片外接直流高压电源，在电极片之间形成高压电场，加快电子束的前进速度。

所述截锥体由依次递减的多片圆形金属箔片间隙相等同轴搁置而成，相邻金属片之间的介质为非传导性的气体介质。

本发明的有益效果在于：本发明基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲的装置，只需要简单的光学元件就能进行搭建，装置简单，效果显著，产生的超短脉冲峰值功率可达千兆级。在实际操作的过程中，只需要控制外加电场强度就可以实现灵活调节，操作容易。

附图说明

图1为本发明基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲装置结构示意图；

图2为本发明金属箔片装置示意图；

图3为本发明高压电源为2kv时所得到的超短太赫兹脉冲强度效果图；

图4为本发明高压电源为4kv时所得到的超短太赫兹脉冲强度效果图；

图5为本发明高压电源为6kv时所得到的超短太赫兹脉冲强度效果图。

具体实施方式

如图1所示基于多箔锥形辐射源产生高场太赫兹短脉冲装置结构示意图，包括电子束发生器1，环形电极片2，直流高压电源3，圆形导电箔片组4，圆形电极片5，聚焦透镜6，热探测器7。

从电子束发生器1输出的短电子束沿直线传播，先穿过环形电极片2进入高压电场，然后照射到由半径依次递减的多片圆形导电箔片间隙同轴搁置堆叠而成的截锥体4上，此过程根据渡越-切伦科夫辐射原理，电子束打在圆形电极片5上，电子束在每个金属箔片上辐射出太赫兹波，而辐射出的太赫兹波叠加形成了锥型太赫兹辐射，即超短太赫兹脉冲。超短太赫兹脉冲绕过圆形电极片5被聚焦透镜6聚焦到热探测器7上。环形电极片2和圆形电极片5外接直流高压电源3，在电极片之间形成高压电场加快电子束的前进速度，从而实现增强超短太赫兹脉冲强度的功能。

下面的实施例中，以能量70Gev，速度为0.9倍光速的电子束利用金属箔片在高纯氩气常温条件下辐射出太赫兹波，利用热探测器来检测太赫兹波为例，其他电子束以及其他高纯气体与该实施方法一致。

电子束发生器输出电子束能量70Gev，速度为0.9倍光速，具体产生超短太赫兹脉冲的过程如下：从电子束发生器1输出的短电子束沿直线传播，先穿过环形电极片2然后照射到截锥体4上，之后进入到圆形电极片5中。此过程根据渡越-切伦科夫辐射原理，电子束在每个金属箔片上辐射出太赫兹脉冲，最终叠加形成锥型太赫兹辐射。太赫兹脉冲经过一个聚焦透镜6聚焦在热探测器7上。环形电极片2和圆形电极片5外接高压电源3，电极片之间形成高压电场加快电子束的前进速度。本发明只需要改变电极片处施加的高压即可实现灵活调节超短太赫兹波强度的功能，装置简单实用，操作便捷。