一种用于自由电子激光器或同步辐射源的长寿命电子注入器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)的电子注入器。其中，本发明专利技术的电子注入器包括真空腔、电子发生器、装设在该真空腔内的电子加速器，真空腔上设有一电子束出射口。电子发生器包括一激光器和一装设在真空腔内的光阴极盘，光阴极盘上设有若干个子光阴极。光阴极盘通过一支撑装置活动式装设在真空腔内，并能使激光器发出的激光束聚焦在不同的子光阴极上。本发明专利技术提供一种结构简单、操作方便、寿命长和可在线更换光阴极的用于自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)的电子注入器，以解决现有自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)的注入器结构复杂、光阴极使用寿命短的缺陷。

A long life electronic injector for free electron laser or synchrotron radiation source

The present invention provides an electronic injector for free electron laser (FEL) or synchrotron radiation source (SRLS). The electronic injector of the invention includes a vacuum chamber, an electronic generator, an electronic accelerator installed in the vacuum chamber, and an electronic beam ejector on the vacuum chamber. The electronic generator comprises a laser and a photocathode mounted in the vacuum chamber, and a plurality of sub photocathodes are arranged on the photocathode. The photocathode plate is movably installed in the vacuum chamber through a supporting device, and the laser beam emitted by the laser can be focused on different sub photocathodes. The invention provides an electronic injector for free electron laser (FEL) or synchronous radiation source (SRLS) with simple structure, easy operation, long life and on-line replacement of photocathode to solve the defects of complex structure of the existing free electron laser (FEL) or synchronous radiation source (SRLS), and the short service life of the photocathode.

【技术实现步骤摘要】
一种用于自由电子激光器或同步辐射源的长寿命电子注入器
本专利技术涉及自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)
，更具体地，涉及一种用于FEL或SRLS的电子注入器及提高其寿命的方法。
技术介绍
目前，由于自由电子激光器、同步辐射源具有超宽的光谱范围、极宽且精细的调谐能力等优点，其在材料科学、光化学和生命科学中得到了广泛的应用。而光阴极是FEL或SRLS系统的关键部件之一，光阴极的品质直接影响着光源的品质。然而，高品质高效率的半导体光阴极，由于激光辐射的热致损伤和真空腔内的正离子轰击，使用寿命只有几个到几十个小时，难以实现长时间工作。因此，如何提高光阴极的工作寿命及稳定性是推进FEL或SRLS实用的重要问题之一。为了提高光阴极的使用寿命，在美国专利US13/691708提供了一种光阴极放大系统，其利用一个电机带动一个长条形的光阴极做往复运动，来避免激光束持续照射发射表面上的相同部分，以增加光阴极寿命。然而，由于光阴极的长度有限且光阴极呈一个整体块状导致其散热能力差的原因，光阴极寿命提高十分有限，且这种结构附加体积较大，对真空腔修改较多，限制了其应用领域。在中国专利CN201480066424.6中提供了一种电子注入器和自由电子激光器，其提供两个电子束注入器，其中一个工作时，另一个作为备用的方式，来解决光阴极寿命短的问题。虽可做到自由电子激光器工作时，更换备用注入器的光阴极，但是总体结构的复杂性却大大的提高了；且在该专利中还提到采用微调光阴极的工作区域，以提高其使用寿命的方法，但这种调整方式工作区域有限，需要增加电子束调整结构，结果也不是令人十分满意。
技术实现思路
本专利技术提供一种结构简单、操作方便、使用寿命长和可实现在线更换光阴极的电子注入器，以解决现有电子注入器结构复杂、光阴极使用寿命短的缺陷。根据本专利技术的一个方面，提供了一种光阴极总成，其特征在于：其包括光阴极盘，所述光阴极盘上嵌入式装设有若干个子光阴极。本专利技术还提供了一种电子注入器，其特征在于：其包括真空腔、电子发生器、装设在该真空腔内的电子加速器，所述的真空腔上设有一电子束出射口，所述的电子发生器包括一激光器和一装设在所述真空腔内的光阴极总成，所述的光阴极总成包括一光阴极盘，该光阴极盘上设有若干个子光阴极，且该光阴极盘通过一支撑装置活动式装设在所述的真空腔内，使所述激光器发出的激光束聚焦在不同的子光阴极上。在上述方案基础上优选，所述的支撑装置包括一转轴，所述的光阴极盘通过该转轴装设在所述的真空腔内。在上述方案基础上优选，所述的转轴与自由电子加速方向平行设置，且所述的支撑装置还包括一驱动电机，所述的转轴与所述的驱动电机的输出轴相连。在上述方案基础上优选，所述支撑装置还包括一用于驱动所述的光阴极盘相对所述的电子加速器上下运动的直线驱动装置，所述的驱动电机装设在所述的直线驱动装置上，所述的直线驱动装置包括一移行台及驱动该移行台运动的移行电机。在上述方案基础上优选，所述的转轴与自由电子加速方向垂直设置，且所述的支撑装置还包括一电机，所述的转轴与该电机的输出轴相连。在上述方案基础上优选，所述的转轴的一端延伸至所述的真空腔外，并通过手动驱动其转动。在上述方案基础上优选，所述的支撑装置还包括一平移台，所述的光阴极盘装设在所述平移台上。在上述方案基础上优选，所述的平移台包括纵向平移台和横向平移台，所述的横向平移台装设在所述的纵向平移台上，所述的光阴极盘装设在所述的横向平移台上。本专利技术还提供了一种提高电子注入器寿命的方法，包括提供激光束的激光器、产生自由电子的光阴极总成及电子加速器，所述激光器产生激光投射在该光阴极总成上产生自由电子，并通过所述的电子加速器加速后输出，其特征在于：所述的光阴极总成包括一光阴极盘，所述的光阴极盘设有若干个子光阴极，且该光阴极盘可相对所述激光器产生的激光束运动，所述激光器发出的激光束聚焦在不同的子光阴极上。本申请的一种电子注入器，通过在真空腔内设置一光阴极盘，并在光阴极盘上装设若干个子光阴极，配合光阴极盘相对激光器发生相对运动，使得不同的子光阴极处于激光器发出的激光束焦点上，从而实现光阴极盘上的子光阴极处于间歇工作的状态，避免其中任意一个子光阴极长时间处于激光束的聚焦下，导致其子光阴极使用寿命变短的问题；同时，本专利技术的子光阴极可拆卸式装设在光阴极盘上，以方便用户随时更换受损的子光阴极；光阴极盘上的不同光阴极可采用相同材料或不同材料制作而成，以满足不同的使用需要；而本专利技术的光阴极盘是通过支撑装置装设在真空腔内，且该光阴极盘可相对激光器运动，从而使其在工作过程中，可根据需要驱动支撑装置运动带动光阴极盘运动，选择或更换子光阴极，从而实现其在线更换光阴极的目的；本专利技术的光阴极工作区始终位于腔体中心，配合高质量的激光源，可将产生理想的电子束。本专利技术用现有的光阴极材料和在不过多修改传统腔体的条件下，极大的延长了光阴极的使用寿命。附图说明图1为本专利技术电子注入器第一种实施例的结构示意图；图2为本专利技术电子注入器第二种实施例的结构示意图；图3为本专利技术电子注入器第三种实施例的结构示意图；图4为本专利技术光阴极总成第一种实施例的结构示意图；图5为本专利技术光阴极总成第二种实施例的结构示意图；图6为本专利技术光阴极总成第三种实施例的结构示意图；图7为本专利技术光阴极总成第四种实施例的结构示意图；图8为本专利技术光阴极总成第五种实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术中提到的电子注入器重点是使用在自由电子激光器(FEL)、同步辐射源(SRLS)中，但是不限制在上述两类产品中。请参阅图1，并结合图4所示，本专利技术的一种电子注入器，包括真空腔10、电子发生器、装设在真空腔10内的电子加速器30，该真空腔10上设有一电子束出射口11。其中，电子发生器包括一激光器21和一装设在真空腔10内的光阴极总成。该光阴极总成包括一光阴极盘22。光阴极盘22通过一支撑装置活动式装设在真空腔10内，并在光阴极盘22上装设有若干个子光阴极23；激光器21装设在真空腔10外，并配合在真空腔10上设有一窗口，以允许激光器21发生的激光束通过。其中，本专利技术的子光阴极23可以均匀分布在光阴极盘22上，也可以是以非均匀分布的方式设置光阴极盘22上。当激光器21工作时产生激光束211，通过真空腔10上的窗口进入真空腔10内，照射在光阴极盘22上的子光阴极23上，子光阴极23受到激励产生自由电子束40。自由电子束40经电子加速器30加速后，从电子束出射口11射出。持续工作时，由于激光束211长时间聚焦在光阴极盘22的某一个光阴极上很容易导致光阴极灼伤，加上腔内正离子撞击，光阴极使用寿命较短。针对这一问题，本实施例通过驱动支撑装置运动带动光阴极盘22转动，使得激光束211聚焦在光阴极盘22上的不同子光阴极23上，让光阴极盘22的子光阴极23处于间歇工作，以达到提高子光阴极23的寿命，进而提高电子注入器的寿命；且由于光阴极盘22上分布有若干子光阴极23，且光阴极盘22可相对激光束211运动，因此，当其中某一个子光阴极23损伤后，只需要转动光阴极盘22改变激光束211所聚焦的子光阴极23，便可实现在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子注入器，其特征在于：其包括真空腔、电子发生器、装设在该真空腔内的电子加速器，所述的真空腔上设有一电子束出射口，所述的电子发生器包括一激光器和一装设在所述真空腔内的光阴极总成，所述的光阴极总成包括一光阴极盘，该光阴极盘上设有若干个子光阴极，且该光阴极盘通过一支撑装置活动式装设在所述的真空腔内，使所述激光器发出的激光束聚焦在不同的子光阴极上。

【技术特征摘要】
1.一种电子注入器，其特征在于：其包括真空腔、电子发生器、装设在该真空腔内的电子加速器，所述的真空腔上设有一电子束出射口，所述的电子发生器包括一激光器和一装设在所述真空腔内的光阴极总成，所述的光阴极总成包括一光阴极盘，该光阴极盘上设有若干个子光阴极，且该光阴极盘通过一支撑装置活动式装设在所述的真空腔内，使所述激光器发出的激光束聚焦在不同的子光阴极上。2.如权利要求1所述的一种电子注入器，其特征在于：所述的支撑装置包括一转轴，所述的光阴极盘通过该转轴装设在所述的真空腔内。3.如权利要求2所述的一种电子注入器，其特征在于：所述的转轴与自由电子加速方向平行设置，且所述的支撑装置还包括一驱动电机，所述的转轴与所述的驱动电机的输出轴相连。4.如权利要求3所述的一种电子注入器，其特征在于：所述支撑装置还包括一用于驱动所述的光阴极盘相对所述的电子加速器上下运动的直线驱动装置，所述的驱动电机装设在所述的直线驱动装置上，所述的直线驱动装置包括一移行台及驱动该移行台运动的移行电机。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志敏，刘旭超，杨晶，彭钦军，许祖彦，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11