[发明专利]桌面式等离子超快X射线源

说明书

本发明公开了桌面式等离子超快X射线源，包括真空腔、反应腔、靶带、屏蔽带、X射线CCD、靶带传动系统、屏蔽带传动系统及外部光路系统，其中，反应腔位于真空腔内，反应腔左右侧壁均构成有两条竖直设置的屏蔽带条形过缝和一条竖直设置的靶带条形过缝，靶带穿过反应腔上的两条靶带条形过缝且由靶带传动系统驱动其移位，屏蔽带的数量为两条，两条屏蔽带分别穿过反应腔后侧的两条屏蔽带条形过缝和反应腔前侧的两条屏蔽带条形过缝，屏蔽带传动系统驱动屏蔽带移位。真空腔的腔体侧壁设有位于反应腔前侧的光学窗口和位于反应腔后侧的X射线窗口。本发明应用时光子产额足，数据采集周期短，并能保证实验数据的可靠性，能够极大提高设备性能参数及稳定性。

技术领域

本发明涉及超快晶格动力学探测领域，具体是桌面式等离子超快X射线源。

背景技术

目前超快X射线主要被应用于超快现象探测领域，如超快X射线衍射、超快X射线吸收技术等。短脉冲X射线作为重要的超快探测束，以先进的三代同步加速器辐射源和X射线自由电子激光器为代表的大规模X射线短源，以其卓越的性能和高的功率对科学技术的发展产生巨大的影响。然而，现有X射线短源因成本昂贵、体积庞大，难以将中小型研究实验室推广到医院和其他应用场景。

开发具有小尺寸、低成本和优异性能的新型超短X射线源越来越受到人们的重视。如何在减小超短X射线源的体积的同时，避免光子产额不足和数据采集周期过长，并保证实验数据的可靠性，这成为目前人们普遍关注的问题，然而，现今没有相应的设备，也没有相关介绍。

发明内容

本发明的目的在于解决等离子X射线源设备在体积减小后存在光子产额不足、数据采集周期过长、实验数据的可靠性降低的问题，提供了一种桌面式等离子超快X射线源，其结构简单，便于实现，成本低，体积小，且其光子产额足，数据采集周期短，并能保证实验数据的可靠性，能够极大提高设备性能参数及稳定性。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

桌面式等离子超快X射线源，包括真空腔、反应腔、靶带、屏蔽带、X射线CCD、靶带传动系统、屏蔽带传动系统及外部光路系统，所述反应腔位于真空腔内，反应腔左右侧壁均构成有两条竖直设置的屏蔽带条形过缝和一条竖直设置的靶带条形过缝，位于反应腔同一侧壁上的两条屏蔽带条形过缝分布于该侧壁上靶带条形过缝的两侧且分别靠近该侧壁前后两侧端头部位，所述靶带穿过反应腔上的两条靶带条形过缝且由靶带传动系统驱动其从反应腔一侧向另一侧移位，所述屏蔽带的数量为两条，一条屏蔽带穿过靠近反应腔后侧的两条屏蔽带条形过缝，另一条屏蔽带穿过靠近反应腔前侧的两条屏蔽带条形过缝，所述屏蔽带传动系统的数量为两个，每个屏蔽带传动系统对应驱动一条屏蔽带从反应腔一侧向另一侧移位；

所述真空腔的腔体侧壁设有位于反应腔前侧的光学窗口和位于反应腔后侧的X射线窗口，所述X射线窗口位于光学窗口正后方，所述反应腔前侧壁设有正对光学窗口的开口，反应腔后侧壁设有正对X射线窗口的开口，两条所述的屏蔽带分别从反应腔前后侧壁上开口正对的腔体内区域穿过；

所述外部光路系统包括飞秒激光器、分束镜、泵浦延迟光路及打靶光路，所述飞秒激光器用于产生主激光束，所述分束镜用于将飞秒激光器产生的激光能量分配成泵浦束和打靶束，所述泵浦延迟光路用于将泵浦束进行时间延迟后作用于样品，所述打靶光路用于控制打靶束经光学窗口后与靶带作用产生X射线，该X射线穿过X射线窗口后作用于样品，所述泵浦束和X射线作用于样品同一处；所述X射线CCD用于对样品的泵浦探测数据进行扫描采集。本发明通过屏蔽带收集打靶点前后因激光焦点打靶过程中飞溅的碎屑，避免污染光学窗口及X射线窗口。本发明通过激光泵浦改变晶格参数，X射线探测晶格的参数，X射线CCD记录衍射花样。本发明属于超快结构动力学领域，应用时基于飞秒激光器，在低真空环境下，聚焦激光与靶带作用，产生50～200fs脉宽超短X射线，可与同源延迟泵浦光组成时间延迟系统，进而能完成基于泵浦—探测技术的科学实验。