线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统的制作方法

1.本发明涉及激光生成领域，具体涉及一种线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统。


背景技术：

2.x 射线激光指的是x 射线自由电子激光，在一定条件下，等离子体柱中特定离子的激光发射的上下能级可形成粒子数反转，所发射的x射线在沿着等离子体柱传播过程中被放大形成x射线激光，这种激光技术是以某种固体或气体激发介质为载体，激发原子核外电子到高能级，利用其跃迁到低能级时发射出的光子作为激光源，经过谐振腔选择波长、令其相干后发射到激光器外产生激光。
3.本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：1、现有技术中，目前在实验室规模场所，通常使用再结合等离子法生成x射线激光。但是传统再结合等离子法受制于空间与成本，设备规模小，引导生成等离子体的nd:yag激光强度低，得到的x射线激光的强度增益也并不理想。从经济性与实用性两方面来看都有明显缺陷。
4.2、现有技术中，受制于介质所拥有的电子数目，这种激光器的总输出能量是受限的，对于强度的放射激光难以观察强度和波长。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统，以解决现有技术中的受空间限制大、激光强度增益差、和难以观察的技术问题。
6.实现上述目的，本发明提供的线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统，包括反射装置、激光增幅系统、激光分光系统和激光观测系统，其特征在于，反射装置和激光增幅系统通过真空容器一进行连接，激光分光系统和激光观测系统通过真空容器二进行连接。
7.进一步的，反射装置由反光镜片、双轴调节器和镜架组成，反光镜片安装在镜架上，在镜架上安装有双轴调节器，镜架上的反光镜片与真空容器一的端部相连接，镜架与反光镜片安装部位上设置的双轴调节器位于真空容器的外部。
8.进一步的，反光镜片是表面覆盖有mosi镀层的圆形平面反光镜结构。
9.进一步的，激光增幅系统由al靶和激光增幅介质组成，al靶固定在真空容器一的内部激光射入的位置，al靶表面生成激光增幅介质。
10.根据权利要求所述的线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统，其特征在于，所述激光分光系统安装在真空容器二的内部，激光分光系统是由复合曲面镜和狭缝组成，复合曲面镜安装在狭缝前面。
11.进一步的，复合曲面镜的表面设置有金涂层，复合曲面镜的侧壁为矩形结构。
12.进一步的，复合曲面镜将接受的激光转换为沿激光放射中心传播的激光和沿纵轴
散射的激光，沿激光放射中心传播的激光穿过狭缝中心。
13.进一步的，激光观测系统是由平面光栅和背照式ccd相机组成，平面光栅接收激光穿过狭缝中心的沿激光放射中心传播的激光，背照式ccd相机直接接收沿纵轴散射的激光。
14.进一步的，真空容器一和真空容器二之间通过不锈钢管进行连接，不锈钢管与真空容器一和真空容器二的法兰连接处设置有密封圈。
15.基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：1、本发明提供的线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统，在双轴调节器的作用下，通过mosi镀层的圆形平面反光镜对x射线激光进行二次反射再经过介质放大使原版的激光与反射激光进行光路重合，使x射线激光强度增强和x射线激光放大提高，使激光强度增益大大提高。
16.2、本发明提供的线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统，提高反射镜架与真空容器直接连接，能实现在真空容器外部就能对反射镜的角度进行调节，即使激光放大介质通路十分狭窄也可以使反射激光x射线顺利通过并放大，操作简便，调节便利，不受空间限制也能对激光进行再生。
17.3、本发明提供的线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统，从激光增幅装置而来的激光被复合曲面镜反射，根据激光的传播方向，激光被分别反射至1200槽的平板光栅或背照式ccd相机，入光栅的激光经过反射与直接反射进入ccd传感器的激光汇合形成线状光斑，线状光斑强度以光谱图的形式呈现，便于直接观察测量放射激光的相对强度以及被放大的波长范围。
附图说明
18.图1是本发明实施例的结构示意图；图2是本发明实施例反射装置示意图；图3是本发明实施例激光增幅装置示意图；图4是本发明实施例激光分光系统示意图；图5是本发明实施例激光观测系统示意图；图6是本发明实施例复合曲面镜效果图；图中：1、反光镜片；2、al靶；3、激光增幅介质；4、激光分光系统；5、双轴调节器；6、镜架；7、真空容器一；8、反射装置；9、复合曲面镜；10、狭缝；11、平面光栅；12、背照式ccd相机；13、不锈钢管；14、密封圈；15、真空容器二；16、激光增幅装置；17、激光观测系统。
具体实施方式
19.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统做进一步详细的描述。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗
示相对重要性。
21.如图所示，本发明线状等离子体激光二重增幅器包括反射装置8、激光增幅系统16、激光分光系统4和激光观测系统17，反射装置8和激光增幅系统16通过真空容器一7进行连接，激光分光系统4和激光观测系统17通过真空容器二15进行连接，真空容器一7和真空容器二15之间通过不锈钢管13进行连接，不锈钢管13与真空容器一7和真空容器二15的法兰连接处设置有密封圈14，密封圈14采用橡胶圈以增加容器密封程度。
22.其中，反射装置8由反光镜片1、双轴调节器5和镜架6组成反光镜片1是采用表面覆盖有mosi镀层的圆形平面反光镜结构，将反光镜片1安装在镜架6上使其能固定在基础平面接受激光射入，在镜架6与反光镜片1安装的部位设置有双轴调节器5用于调节反射镜片1的反射角度，此外镜架6直接与真空容器7相连接能够实现在真空容器7的外部对反光镜片1的反射角度进行调整。
23.激光增幅系统16由al靶2和激光增幅介质3组成，al靶2固定在真空容器一7的内部激光射入的位置，al靶2上设置激光增幅介质3。将反光镜片1与激光分光系统4分别设置在al靶2的两个方向的对称位置，al靶2上设置有激光增幅介质3能够将吸收的激光放大并且增加能力的传递，采用的激光为15.14nm类锂铝离子x射线，激光瞄准al靶2并向其发送激光，通过激光增幅介质3将吸收的激光朝两个方向发散为入射激光和反射激光，入射激光通过一条直线路径射入激光分光系统4，另一个方向的反射光线则是通过一条迂回的路径射入激光分光系统4，反射光线先射入反光镜片1，通过反光镜片1的反射将反射激光再次射入激光增幅介质3中，经激光增幅介质3对反射激光放大后射入激光分光系统4，射向激光分光系统4的入射激光与经过反射的反射激光的的光路重合形成增幅激光。
24.激光分光系统4安装在真空容器二15的内部，激光分光系统4是由复合曲面镜9和狭缝10组成，复合曲面镜9安装在狭缝10前面，复合曲面镜9的表面设置有金涂层，复合曲面镜9的侧壁为矩形结构，复合曲面镜9的聚光效果如图所示；狭缝10可控制激光进光量从而可以进行激光相对强度测量，其次通过该狭缝位置可从正反两个方向分别确定线状等离子体的产生位置与激光观测系统的观测位置；复合曲面镜9将接受的激光转换为沿激光放射中心传播的激光和沿纵轴散射的激光，沿激光放射中心传播的激光穿过狭缝10中心。
25.光观测系统17是由平面光栅11和背照式ccd相机12组成，平面光栅11接收激光穿过狭缝10中心的沿激光放射中心传播的激光，沿激光放射中心传播的激光均匀分布于平面光栅12的表面并反射至背照式ccd相机12，背照式ccd相机12直接接收沿纵轴散射的激光，进入平面光栅11的沿激光放射中心传播的激光经过反射至背照式ccd相机12与直接反射进入背照式ccd相机12的沿纵轴散射的激光汇合形成线状光斑，线状光斑强度以光谱图的形式呈现，通过线状光斑能够直接测量放射激光的相对强度以及被放大的波长范围。
26.本发明的具体使用方法如下：先对线状等离子体激光二重增幅器及其分光观测系统的进行安装，将反光镜片1安装在带有双轴调节器5的镜架6上，再将反光镜片1与激光分光系统4置于al靶2的两端径向向位置，镜架6上的反光镜片1与真空容器一7的端部相连接，镜架7和与反光镜片1安装部位上设置的双轴调节器5安装在真空容器一7的外部，分别对反光镜片1的角度。
27.将为15.47nm类锂铝离子x射线的激光瞄准al靶2的轴向位置，并射向al靶2，射出的激光在激光增幅介质3的作用下放大并向两个方向射出，一个方向射出的入射激光直接
射入激光分光系统4，另一个方向的反射激光射向反光镜片1，通过设置在镜架6上的双轴调节器5对反光镜片1进行角度的调整，使经过反光镜片1反射的反射激光与直接射入激光分光系统4的入射激光光路重合起来。
28.通过观察，当两条光路重合时双轴调节器5将反光镜片1的角度调整到了合适位置，在真空容器一7的约束下即使激光的激光增幅介质3通路十分狭窄也能使反射激光顺利通过并再放大，此时的反射激光通过反光镜片1的反射再次射入激光增幅介质3中，经过激光增幅介质3放大加强后射入激光分光系统4。
29.当两条光路同时实施时，入射激光经过一次激光增幅介质3的放大，反射激光在反光镜片1的作用下经过两次激光增幅介质3的放大，实现在小空间内多次放大x射线激光，充分利用了初始激光的能量，达到两条光路汇聚激光增幅的效果，提升装置经济型与实用性。
30.激光分光系统4接收到经过放大加强的增幅激光后，增幅激光被复合曲面镜9转换为沿激光放射中心传播的激光和沿纵轴散射的激光，沿激光放射中心传播的激光穿过狭缝10中心后均匀分布于平面光栅12的表面并反射至背照式ccd相机12；沿纵轴散射的激光经复合曲面镜9反射直接聚焦于背照式ccd相机12；进入平面光栅11的沿激光放射中心传播的激光经过反射至背照式ccd相机12与直接反射进入背照式ccd相机12的沿纵轴散射的激光汇合形成线状光斑，线状光斑强度以光谱图的形式呈现，通过线状光斑能够直接测量放射激光的相对强度以及被放大的波长范围。
31.可以理解，本发明使通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。