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一种激光离子加速器

阅读：674发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种激光离子加速器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出了一种激光离子加速器，包括靶室，所述的靶室内固定设有绝缘支架，绝缘支架上设有贯通靶室两侧的激光通道，激光通道内设有固体靶，还包括激光器，激光器的激光从激光通道的左端射入，还包括通气管，所述的通气管与激光通道垂直设置，所述的通气管从激光通道中穿过，还包括环形的气环，气环为内部中空设置，气环设置在激光通道的右端，气环与激光通道同轴设置，气环上设有进气口和出气口，还包括循环供气装置，通气管的一端与循环供气装置连通，通气管的另一端与所述的进气口连通，所述的出气口与循环供气装置连通，气环的右端连接有离子引出管，离子引出管延伸至靶室的外侧，离子引出管的端部连接有离子线性加速器。，下面是一种激光离子加速器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种激光离子加速器，其特征在于：包括靶室，所述的靶室内固定设有绝缘支架，绝缘支架上设有贯通靶室两侧的激光通道，激光通道内设有固体靶，还包括激光器，激光器的激光从激光通道的左端射入，还包括通气管，所述的通气管与激光通道垂直设置，所述的通气管从激光通道中穿过，还包括环形的气环，气环为内部中空设置，气环设置在激光通道的右端，气环与激光通道同轴设置，气环上设有进气口和出气口，还包括循环供气装置，通气管的一端与循环供气装置连通，通气管的另一端与所述的进气口连通，所述的出气口与循环供气装置连通，气环的右端连接有离子引出管，离子引出管延伸至靶室的外侧，离子引出管的端部连接有离子线性加速器。
2.根据权利要求1所述的一种激光离子加速器，其特征在于：所述的通气管的直径小于激光通道的直径。
3.根据权利要求2所述的一种激光离子加速器，其特征在于：所述的激光器设置在靶室的外侧，激光器射出的激光与激光通道平行且与激光通道中的激光方向相反，激光器射出的激光经过反射镜一和反射镜二被导向激光通道，反射镜一设置在靶室外侧位于激光器射出激光的方向上，反射镜二设置于靶室内。
4.根据权利要求3所述的一种激光离子加速器，其特征在于：所述的靶室的侧面上连接有真空管道，所述的真空管道的另一端通过匹配管道与真空泵相连。
5.根据权利要求3所述的一种激光离子加速器，其特征在于：所述的循环供气装置内的气体为氦气或氮气或氩气。
6.根据权利要求3所述的一种激光离子加速器，其特征在于：激光通道的另一端与布气环之间设有聚光透镜，聚光透镜中间设有供激光穿过的空间。
7.根据权利要求3所述的一种激光离子加速器，其特征在于：所述的固体靶通过绝缘座与激光通道连接，绝缘座为环形，固体靶固定设置在绝缘座的中间位置。

说明书全文

一种激光离子加速器

技术领域

[0001] 本发明涉及激光离子加速领域，具体涉及一种激光离子加速器。

背景技术

[0002] 由于激光技术的迅速发展，已经可以利用超强激光脉冲与固体靶相互作用产生高能离子束，这使得建造新一代紧凑、造价相对低廉的小型化激光离子加速器成为可能。

[0003] 激光脉冲与固体靶相互作用产生能谱呈指数衰减的热电子，透过靶的热电子在靶后形成电场，离子在该电场中可以获得加速。然而，该加速电场的大小直接由热电子能谱分布来定标，特别是受热电子能谱中高能部分电子分布情况的影响很大；考虑到热电子来源于激光的作用，离子束的最大能量与激光强度的平方根成正比，这使得利用常规靶后壳层加速机制难以高效增大离子束能量。而变化固体靶结构等措施虽然可以改善离子束能谱分布，但不能从根本上改变离子束能谱的定标率；同时，由于预脉冲在固体靶表面产生预等离子体，许多固体靶中采用的微结构并不一定可行。与靶后壳层加速机制相比，激光辐射压加速机制有更高的能量转换效率，可以极大地提高离子束能量，然而该机制要求预脉冲强度足够小，这就要求激光脉冲有足够好的脉冲对比度，在更高激光强度时尤为困难。

发明内容

[0004] 针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种结构简单、加速效果好的激光离子加速器。

[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0006] 一种激光离子加速器，包括靶室，所述的靶室内固定设有绝缘支架，绝缘支架上设有贯通靶室两侧的激光通道，激光通道内设有固体靶，还包括激光器，激光器的激光从激光通道的左端射入，还包括通气管，所述的通气管与激光通道垂直设置，所述的通气管从激光通道中穿过，还包括环形的气环，气环为内部中空设置，气环设置在激光通道的右端，气环与激光通道同轴设置，气环上设有进气口和出气口，还包括循环供气装置，通气管的一端与循环供气装置连通，通气管的另一端与所述的进气口连通，所述的出气口与循环供气装置连通，气环的右端连接有离子引出管，离子引出管延伸至靶室的外侧，离子引出管的端部连接有离子线性加速器。

[0007] 本发明还进一步设置为，所述的通气管的直径小于激光通道的直径。

[0008] 本发明还进一步设置为，所述的激光器设置在靶室的外侧，激光器射出的激光与激光通道平行且与激光通道中的激光方向相反，激光器射出的激光经过反射镜一和反射镜二被导向激光通道，反射镜一设置在靶室外侧位于激光器射出激光的方向上，反射镜二设置于靶室内。

[0009] 本发明还进一步设置为，所述的靶室的侧面上连接有真空管道，所述的真空管道的另一端通过匹配管道与真空泵相连。

[0010] 本发明还进一步设置为，所述的循环供气装置内的气体为氦气或氮气或氩气。

[0011] 本发明还进一步设置为，激光通道的另一端与布气环之间设有聚光透镜，聚光透镜中间设有供激光穿过的空间。

[0012] 本发明还进一步设置为，所述的固体靶通过绝缘座与激光通道连接，绝缘座为环形，固体靶固定设置在绝缘座的中间位置。

[0013] 本发明的有益效果：

[0014] (1)根据本发明提供的激光离子加速器，激光器输出的激光脉冲经反射镜和聚光透镜后射向通气管，循环供气装置向通气管内通入气体，在激光主脉冲之前，预脉冲能部分地电离通气管内的气体但由于衍射效应将发散掉；主脉冲前沿将进一步电离的气体产生近临界密度或低密度等离子体，并通过激光直接加速机制产生相对论电子，电子流向气环，在气环上形成一圈电场，在固体靶后形的电场，激光离子在该电场中可以获得更高效率的加速，增大离子束能量，使离子束能获得更好的加速效果，能更好的从离子引出管射出。

[0015] (2)本发明提供的激光离子加速器，其激光器射出的激光经过2个反射镜的反射后进入激光通道，其结构设计合理，使得整个设备可被设计小巧便携。附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1为本发明的结构示意图；

[0018] 图2为本发明的结构示意图；

[0019] 图3为本发明中气体循环的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0021] 如下参考图1-3对本发明进行说明：

[0022] 一种激光离子加速器，包括靶室10，所述的靶室10内固定设有绝缘支架20，绝缘支架20上设有贯通靶室10两侧的激光通道30，激光通道30内设有固体靶40，还包括激光器50，激光器50的激光从激光通道30的左端射入。

[0023] 还包括通气管60，在图中所示通气管60为一个竖直设置的直管，所述的通气管60与激光通道30垂直设置，所述的通气管60从激光通道30中穿过，还包括圆环形的气环70，气环70为内部中空设置，气环70设置在激光通道30的右端，气环70与激光通道30同轴设置，气环70上设有进气口80和出气口90。

[0024] 还包括循环供气装置100，通气管60的一端与循环供气装置100连通，通气管60的另一端与所述的进气口80连通，所述的出气口90与循环供气装置100连通，气环70的右端连接有离子引出管101，离子引出管101延伸至靶室10的外侧，离子引出管101的端部连接有离子线性加速器102。

[0025] 循环供气装置100可在通气管60和气环70中进行气体的循环流动，使被激光电离产生的电子在通气管60和气环70中流动，使得气环70中能形成环形的电场用于对激光离子进行加速。

[0026] 其中，所述的通气管60的直径小于激光通道30的直径。该设置中，激光的一部分会照射到通气管上，一部分会从通气管旁侧穿过射向靶。

[0027] 其中，所述的激光器50设置在靶室10的外侧，激光器50射出的激光与激光通道30平行且与激光通道30中的激光方向相反，激光器50射出的激光经过反射镜一103和反射镜二104被导向激光通道30，反射镜一103设置在靶室10外侧位于激光器50射出激光的方向上，反射镜二104设置于靶室10内。通过反射镜来改变激光的入射方向，便于激光器位置的设计，使得整个设备的体积可被设计的小巧。

[0028] 其中，所述的靶室10的侧面上连接有真空管道105，所述的真空管道105的另一端通过匹配管106道与真空泵107相连。

[0029] 其中，所述的循环供气装置100内的气体为氦气或氮气或氩气。

[0030] 其中，激光通道30的另一端与布气环70之间设有聚光透镜108，聚光透镜108中间设有供激光穿过的空间。通过聚光透镜来反射和汇聚激光束，提高激光束的入射效果，减少散射。

[0031] 其中，所述的固体靶40通过绝缘座109与激光通道30连接，绝缘座109为环形，固体靶40固定设置在绝缘座109的中间位置。

[0032] 本发明的有益效果：

[0033] (1)根据本发明提供的激光离子加速器，激光器50输出的激光脉冲经反射镜和聚光透镜108后射向通气管60，循环供气装置100向通气管60内通入气体，在激光主脉冲之前，预脉冲能部分地电离通气管60内的气体但由于衍射效应将发散掉；主脉冲前沿将进一步电离的气体产生近临界密度或低密度等离子体，并通过激光直接加速机制产生相对论电子，电子流向气环70，在气环70上形成一圈电场，在固体靶40后形的电场，激光离子在该电场中可以获得更高效率的加速，增大离子束能量，使离子束能获得更好的加速效果，能更好的从离子引出管101射出。

[0034] (2)本发明提供的激光离子加速器，其激光器50射出的激光经过2个反射镜的反射后进入激光通道30，其结构设计合理，使得整个设备可被设计小巧便携。

[0035] 以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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