专利名称：激光测量电子束半径装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子束诊断技术，具体涉及一种激光测量电子束半径装置。
背景技术：
在原子分子物理研究领域，为了在实验室获得很高电荷态离子，一般采用两种方法。一种方法是用大型加速器产生的相对论性重离子轰击静止的固体靶，把离子剥离到高电荷态；另一种方法是用能量低得多的电子去轰击几乎静止的重离子(原子)气体靶，剥离离子(原子)到高电荷态。后一种方法就是电子束离子阱(electron beam ion trap，EBIT)中用到的。在EBIT光谱诊断中，电子束的大小相当重要，辐射源的大小由电子束半径决定，并且直接用作分光谱仪的入射狭缝，因而电子束半径大小直接影响谱线测量的分辨率，因此需要精确知道电子束半径大小。此外，为了测量电子一离子相互作用(电离、复合等)绝对截面，有必要知道电子束电流密度，而这也和电子束大小有关。所以精确测量电子束半径对EBIT实验有重要意义。
在EBIT实验中，常采用X射线针孔成像的原理测量电子束半径，然而这种方法也有它的不足之处。首先，冷离子主要位于电子束内，导致电子束半径被低估；其次，狭缝紧靠近电子束，这种实验布局给角度调整带来很大困难，即使狭缝轴和电子束轴很小的不对应，都会引起电子束半径测量很大的误差；此外，若观测来自约束离子辐射的可见光，辐射图像并不能直接显示电子束大小，因为有些跃迁寿命足够长以至离子在辐射前离开电子束，这种情况下，辐射图像显示的是离子云的分布。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种激光测量电子束半径装置，提高电子束半径测量精度。在二十世纪六十年代早期，激光器出现后不久，人们用红宝石激光器发出的激光(20J，800μs)，以θ＝65°照到2KeV、75mA的电子束上，发现有弱的散射信号，这就是汤姆逊散射。我们利用汤姆逊散射成像的方法，研制出电子束半径测量装置，精确测定电子束半径。
本实用新型的具体解决方案为一种激光测量电子束半径装置，它包括激光器、透镜、标定靶、物镜、目镜、滤光片和经低温冷却的CCD(数码)相机；激光器发射出的激光束经透镜与电子束方向逆向进入漂移管中心，物镜位于与电子束垂直的观测光路上，物镜、滤光片、目镜及CCD相机在观测光路上顺序排列；定标靶可以从外部伸入漂移管中心。
所述的激光器为倍频的掺钕钒酸钇激光器，目镜的放大率为10，所述的滤光片由两个有色玻璃滤光片组成，滤光片在倍频激光中心波长530nm处的透过率是6×10-3％，在物镜与滤光片之间设置有偏振片，CCD相机具有1100×330像素点阵列，像素点大小是24μm.，所述的定标靶为一探针，在激光束的光路上设置有两反射镜，在任一反射镜的旁边设置有经纬仪。
本实用新型的优点是能精确测量电子束半径。
附图为EBIT装置激光散射光路布局图。
具体实施方式
EBIT主要由三部分组成一个电子枪，一个低温区(包括漂移管7)，和一个电子收集器。来自电子枪阴极14的发射电子经电子枪和漂移管7之间的电场加速，同时被一对超导亥姆赫兹线圈8产生的磁场压缩。中心漂移管7有八个位置对称的与电子束平行的狭缝，其中一个用于观测散射信号。穿过漂移管7后，电子经减速发散后被电子收集器接收。在漂移管7中，高速电子与低电荷态离子碰撞，使离子的电子不断被剥离，产生高电荷态离子，离子受到三重约束电子束的空间分布对离子的径向约束，超导磁场对离子的径向约束及漂移管7两端静电场对离子的轴向约束。
本实用新型所提供的激光测量电子束半径装置，包括激光器1、透镜2、标定靶6、物镜9、目镜10、滤光片12和经低温冷却的CCD相机13；激光器1发射出的激光束经透镜2与电子束方向逆向进入漂移管7中心，物镜9位于与电子束垂直的观测光路上，物镜9、滤光片12、目镜10及CCD相机13在观测光路上顺序排列；标定靶6可以从外部伸入漂移管7中心。
激光器1为倍频的掺钕钒酸钇(NdYVO4)激光器，输出单频绿光(532nm)，激光束经透镜2聚焦到漂移管7中心，焦斑直径约1mm，激光束进入漂移管7的方向和电子束方向逆向，能量在激光束剖面上的分布是均匀的。入射激光的偏振方向垂直于入射波矢和散射波矢组成的平面，在图中垂直于纸面。垂直于电子束方向的散射信号由物镜9、目镜10、滤光片12和经低温冷却的CCD相机13构成的物镜系统接收。目镜10的放大率为10，用He-Ne激光或EBIT阱区离子的辐射光，能沿观测光轴方向调整CCD相机13的位置。
所述的滤光片12由两个有色玻璃滤光片(B-390和KG-3)组成。B-390玻璃在530nm处的透过率是6×10-3％，用它消除激光和漂移管壁接触而产生的杂散光，KG-3玻璃用于消除来自电子枪阴极14的红外辐射。
在物镜9与滤光片12之间设置有偏振片11，当偏振片起偏方向和入射激光偏振方向一致时，可以探测到带本底的散射信号，当改变偏振片偏振轴方向与入射激光偏振方向垂直时，只能测到本底信号。为了提高信噪比，每次测量都要求得到带本底的散射信号和本底信号。
定标靶6用来标定散射成像，图中的定标靶6为一探针。这个探针可以从外部伸入漂移管7中心，通过与位于漂移管7中心发出可见光的探针头部在CCD相机13上的像大小比较，可以得到电子束半径大小。
在激光束的光路上设置有两个反射镜3、4，从激光器1发出的激光束经透镜2后，再经过反射镜3、4两次全反射后，再进入漂移管7，在反射镜3或反射镜4的旁边设置有经纬仪5，用以调整激光束的方向。
权利要求1.一种激光测量电子束半径装置，其特征在于它包括激光器(1)、透镜(2)、标定靶(6)、物镜(9)、目镜(10)、滤光片(12)和经低温冷却的CCD相机(13)；激光器(1)发射出的激光束经透镜(2)与电子束方向逆向进入漂移管(7)中心，物镜(9)位于与电子束垂直的观测光路上，物镜(9)、滤光片(12)、目镜(10)及CCD相机(13)在观测光路上顺序排列；定标靶(6)可以从外部伸入漂移管(7)中心。
2.根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置，其特征在于所述的激光器(1)为倍频的掺钕钒酸钇激光器。
3.根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置，其特征在于目镜(10)的放大率为10。
4.根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置，其特征在于所述的滤光片(12)由两个有色玻璃滤光片组成。
5.根据权利要求1或4所述的激光测量电子束半径装置，其特征在于在物镜(9)与滤光片(12)之间设置有偏振片(11)。
6.根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置，其特征在于所述的定标靶(6)为一探针。
7.根据权利要求1所述的激光测量电子束半径装置，其特征在于在激光束的光路上设置有两反射镜(3、4)，在反射镜(3)或反射镜(4)的旁边设置有经纬仪(5)。
专利摘要本实用新型涉及一种激光测量电子束半径装置。它包括激光器、透镜、标定靶、物镜、目镜、滤光片和经低温冷却的CCD相机；激光器发射出的激光束经透镜与电子束方向逆向进入漂移管中心，物镜位于与电子束垂直的观测光路上，物镜、滤光片、目镜及CCD相机在观测光路上顺序排列；定标靶可以从外部伸入漂移管中心。本实用新型的优点是能精确测量电子束半径。
文档编号G01B11/08GK2777489SQ200520033609
公开日2006年5月3日 申请日期2005年3月22日 优先权日2005年3月22日
发明者冯洁, 汪达成, 胡成华 申请人:重庆交通学院