[发明专利]一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪

权利要求书

1.一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，包括：

电子束流产生系统，所述电子束流产生系统用于产生并输出高能电子束团；

激光发生系统，所述激光发生装置用于输出ps激光或fs激光，

电子束流与激光碰撞系统，所述电子束流与激光碰撞系统用于测量激光与高能电子束、使激光与高能电子束对准和同步，以及回收残余电子以及激光；

X射线引出系统，所述X射线引出系统用于对碰撞产生的X射线进行聚焦、单色、限光和检测。

2.根据权利要求1所述的一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，所述电子束流产生系统包括：

光阴极，所述光阴极用于产生电子束团；

RF电子枪，所述RF电子枪用于产生低发散度、短束长、电荷量适中的电子束流；

电子束流直线加速器，所述电子束流直线加速器用于将所述RF电子枪产生的电子束流加速至碰撞所需能量；

束流诊断设备，所述束流诊断设备用于对电子束流进行参数的测量；

高精度低电平控制系统，所述高精度低电平控制系统用于对速调管输出微波信号的幅值、相位的测量和控制；

电子束聚焦和整形模块，所述电子束聚焦和整形模块用于将电子直线加速器加速的电子束团进行整形和聚焦。

3.根据权利要求1所述的一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，所述激光发生系统包括：

飞秒钛宝石激光器，所述飞秒钛宝石激光器在大能量的绿光激光器输出的泵浦下，输出一束飞秒量级的大能量超快激光，经分光器分束后，其中一束激光经过非线性频率变换系统后对电子束流产生系统的光阴极进行辐照产生电子束团，另一束激光脉冲和电子束流产生系统输出的高能电子束流碰撞产生X射线；

非线性频率变换系统，所述非线性频率变换系统用于将飞秒钛宝石激光器输出的激光进行倍频、三倍频变换，获得紫外波段的激光输出，用于对光阴极进行辐照产生电子束团。

4.根据权利要求1所述的一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，所述电子束流与激光对撞系统包括：

真空腔，所述真空腔用于为高能电子束与飞秒激光碰撞提供真空环境，并且可以为激光器输出提供正入射与斜入射两种方式，从而获得ps/fs的X射线输出；

光路延时系统，所述光路延时系统用于对激光发生系统输出的激光脉冲进行光程调节，保证和高能电子束团同时到达碰撞点发生碰撞；

电子回收装置，所述电子回收装置用于将碰撞后剩余的电子束流偏转后收集到电子回收桶中；

激光回收装置，所述激光回收装置用于将碰撞后剩余的飞秒激光收集到激光回收桶中。

5.根据权利要求1所述的一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，所述X射线引出系统包括：

KB镜，所述KB镜用于将出射的X射线聚焦；

单晶模块，所述单晶模块用于提高出射X射线的単色性；

限光孔，所述限光孔用于优化X射线方向；

铅玻璃，所述铅玻璃用于放置荧光屏，通过摄像头监测荧光屏上入射线和试样位置来监测出射X射线的光束质量。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，所述电子束流产生系统工作重复频率处于百Hz量级，所产生的电子束团长度在ps量级；述激光产生装置能同时满足辐照光阴极靶材激发电子束流以及与高能电子束流碰撞功能，所述电子束流与激光对撞系统能控制激光入射角度与光程。

7.根据权利要求6中任意一项所述的一种具有高平均束流和单脉冲束流的小型化X射线仪，其特征在于，碰撞产生的X射线最少为，重复频率100Hz，单脉冲光子数10⁸/pulse，光子通量10¹⁰/s。