[发明专利]波荡器及包括其的激光等离子体X射线源

说明书

本发明提供了一种波荡器及包括其的激光等离子体X射线源，所述波荡器包括：电容线圈靶，其包括相对设置的第一电极板和第二电极板，所述第二电极板具有通孔；双绕螺线圈，其包括相互交错且缠绕方向相同的第一螺线圈和第二螺线圈，所述第一螺线圈的两端与所述第一电极板和第二电极板电连接，所述第二螺线圈的两端与所述第一电极板和第二电极板电连接，其中所述第一螺线圈和第二螺线圈中的电流方向相反。本发明的激光等离子体X射线源的结构紧凑，其产生的X射线的亮度高、波长短、波长和能量可调谐。

技术领域

本发明涉及X射线领域，具体涉及一种波荡器及包括其的激光等离子体X射线源。

背景技术

激光等离子体加速是指利用超强超短脉冲激光与等离子体相互作用产生高能带电粒子。激光等离子体加速具有超高加速电场梯度，其产生的电子束具有飞秒时间尺度、千安级(KA)强束流、小发射度等特点，在新型加速器、辐射源、国防和工业特别是超快X/γ射线等领域具有广泛的应用前景，受到国内外科学家的广泛关注。

激光等离子体X射线源中的波荡器周期长度和峰值磁场强度与辐射光的波长和亮度相关。波荡器的周期越短，越有利于产生波长较短的辐射光；峰值磁场强度越强，越有利于产生高亮度的辐射光。然而，现有的基于永磁体的波荡器产生的磁场强度一般在1特斯拉(T)左右，磁场强度较小；另外其周期长度约为10厘米，长度尺寸约为1～2米，体积较大。并且现有的激光等离子体X射线源缺乏稳定性、可调谐性。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种波荡器，包括：

电容线圈靶，其包括相对设置的第一电极板和第二电极板，所述第二电极板具有通孔；

双绕螺线圈，其包括相互交错且缠绕方向相同的第一螺线圈和第二螺线圈，所述第一螺线圈的两端与所述第一电极板和第二电极板电连接，所述第二螺线圈的两端与所述第一电极板和第二电极板电连接，其中所述第一螺线圈和第二螺线圈中的电流方向相反。

优选的，所述第一螺线圈和第二螺线圈具有相同的螺距和匝数，所述第一螺线圈和第二螺线圈的轴向重合，所述第一螺线圈的任意一匝线圈与所述第二螺线圈中相邻的一匝线圈在沿其轴向上的距离为所述螺距的一半。

优选的，所述第一螺线圈和第二螺线圈在同一侧的两个端子分别连接至所述第一电极板和第二电极板。

优选的，所述第一螺线圈和第二螺线圈的螺距相同，为1～2毫米。

优选的，所述双绕螺线圈在沿其轴向上的长度为1～2厘米。

优选的，所述第一电极板和第二电极板是由铜制成的圆形板。

优选的，所述第二电极板的所述通孔的孔径为所述第二电极板的直径的一半。

本发明还提供了一种激光等离子体X射线源，包括：

如上所述的波荡器；

激光等离子体装置，其发射的电子束沿着所述波荡器的双绕螺线圈的轴向入射；以及

脉冲激光器，其发射出的脉冲激光聚焦在所述波荡器的电容线圈靶上。

优选的，所述激光等离子体装置包括：

喷嘴，其用于喷射出超声速的气体；以及

飞秒激光器，其发射出的飞秒激光聚焦在所述气体上，以将所述气体电离成等离子体并加速。

优选的，所述脉冲激光器发射出的纳秒激光穿过所述第二电极板的所述通孔入射至所述第一电极板，以在所述第一螺线圈和第二螺线圈中产生电流。

本发明的波荡器能够产生的磁场具有短周期和磁场强度大等优点，基于本发明的波荡器的激光等离子体X射线源能够产生波长较短(硬X射线)、准单能、高亮度、能量可调谐的X射线，并且提高了X射线的光子能量和光子产额。