一种腔长可调的级联式相干X射线装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种腔长可调的级联式相干X射线装置，适用于相干X射线及极紫外射线的产生和应用等领域，具有转换效率高、波长可调谐范围宽等特点。本实用新型专利技术采用了级联式双作用腔结构，第一个作用腔用于X射线种子光的产生，第二个作用腔用于X射线种子光的放大，这种双腔设置大大提高了X射线的产生效率；每个作用腔的作用长度可通过活塞有效调节，且在调节作用腔长度时不改变装置各部件之间的相对位置，这是由于该装置的波纹管的可压缩性实现了距离改变的缓冲，而作用腔长的有效调节可优化激光与工作气体相互作用时的相位匹配关系，使得最终输出的X射线最佳；基于这两个创新点，本装置输出X射线的能量和效率都达到了新高。

A cascaded coherent X - ray device with long tunable cavity

The utility model discloses a cascaded coherent X - ray device with long tunable cavity, which is suitable for the production and application of coherent X ray and ultra violet ray, and has the characteristics of high conversion efficiency and wide wavelength tunable range. The utility model adopts a cascade double acting cavity structure. The first action cavity is used for the generation of X ray seed light. The second acting cavity is used for the amplification of the X ray seed light. This double chamber setting greatly improves the production efficiency of the X rays; the action length of each action cavity can be effectively adjusted by the piston and in the regulating chamber. The relative position between the components of the device is not changed in length, because the compressibility of the bellows of the device realizes the buffer of distance change, and the effective adjustment of the length of the action cavity can optimize the phase matching relationship between the interaction of the laser and the working gas, and make the final output X ray best; based on these two innovations The energy and efficiency of the X ray output of the device have reached a new high.

【技术实现步骤摘要】
一种腔长可调的级联式相干X射线装置
本技术涉及一种腔长可调的级联式相干X射线装置，适用于相干X射线及极紫外射线的产生和应用等领域，具有转换效率高、波长可调谐范围宽等特点。
技术介绍
激光(英语：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，缩写：LASER，或者简称：laser)，港澳地区称“激光”、“雷射”，中国台湾地区称“雷射”，是指通过受激辐射而产生，放大的光，即受激辐射的光放大。特点是单色性极好，发散度极小，亮度(功率)可以达到很高。产生激光需要“激发来源”，“增益介质”，“共振结构”这三个要素。激光器的技术是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驭尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线(以至X射线和γ射线)的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。由于波长低于200nm的激光很容易被空气及材料本身吸收，所以很难利用工作介质直接产生极紫外波段及X射线波段的激光。现有的技术中，常用长波段的驱动激光与工作气体(常用惰性气体)相互作用来产生短波段的相干X射线及极紫外射线，这种方式的转换效率很低。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，本技术在此的目的在于提供一种腔长可变的腔长可调的级联式相干X射线装置，利用该装置既能够能够直接产生X射线，且X射线的转换效率较高。为了实现本技术的目的，在此所提供的腔长可调的级联式相干X射线装置包括输入窗、X射线产生级、X射线放大级、过滤窗、真空泵、以及X射线存储腔，所述输入窗、所述X射线产生级和所述X射线放大级之间分别依次通过连通件A连通；所述X射线产生级和所述X射线放大级分别包括可伸缩波纹管A、可伸缩波纹管B、作用腔和储气罐，所述作用腔位于所述可伸缩波纹管A和所述可伸缩波纹管B之间，所述可伸缩波纹管A与所述作用腔之间，以及所述可伸缩波纹管B与所述作用腔之间分别通过活塞连通；所述储气罐通过管道A与所述作用腔连通；所述可伸缩波纹管A空置的一端口为输入端口，所述可伸缩波纹管B空置的一端口为输出端口；所述过滤窗位于所述X射线放大级中的输出端口和所述X射线存储腔之间；所述真空泵用于将X射线产生级、以及X射线放大级中的空气抽空使其内处于真空状态。本申请提供的装置利用了波纹管的可压缩性实现了作用腔长的可调谐，能够优化激光和惰性气体之间相互作用的相位匹配关系，使得最终输出的X射线最佳；同时本装置采用了双作用腔的构造，实现了相干X射线输出效率的极大提高。进一步的，还包括真空计A，所述真空计A分别通过连通件B与所述所述X射线存储腔、所述连通件A连通。通过真空计有利于监控装置内真空情况，实现了实时保证装置内真空环境，有利于X射线的产生。进一步的，还包括平移台，所述活塞与所述可伸缩波纹管A、所述可伸缩波纹管B相连接的一端安装于所述平移台上。将活塞的一端安装于平移台上，使用过程中滑动移动台即实现了作用腔长度的调节，操作更为简单，方便。进一步的，所述管道A上设置有针阀。通过针阀实现了作用腔内气体量的控制，且能够很精确地控制通入作用腔内惰性气体的量。进一步的，还包括主要由连通件C、连通件D、连通件E和放气阀构成的抽放气管路，所述连通件C、连通件D和连通件E之间依次通过管道B连通；所述连通件C、连通件D和连通件E分别与所述X射线产生级中的连通件A、所述X射线放大级中的连通件A以及所述X射线存储腔连通；所述放气阀用于将空气排入装置内，解除装置真空状态。进一步的，所述抽放气管路还包括真空计B，所述真空计B通过连通件F与所述抽放气管路连通。进一步的，所述连通件C与所述X射线产生级中的连通件A、所述连通件D与所述X射线放大级中的连通件A，以及所述连通件E与所述X射线存储腔之间分别安装有密封阀。进一步的，所述管道B为可伸缩波纹管。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)采用了级联式双作用腔结构，第一个作用腔用于X射线种子光的产生，第二个作用腔用于X射线种子光的放大，这种双腔设置大大提高了X射线的产生效率；(2)每个作用腔的作用长度可通过活塞有效调节，且在调节作用腔长度时不改变装置各部件之间的相对位置，这是由于该装置的波纹管的可压缩性实现了距离改变的缓冲，而作用腔长的有效调节可优化激光与工作气体相互作用时的相位匹配关系，使得最终输出的X射线最佳；基于这两个创新点，本装置输出X射线的能量和效率都达到了新高。附图说明图1为本技术所提供的腔长可调的级联式相干X射线装置的结构示意图；图2为本技术所提供的活塞的结构示意图；图3为本技术具体实施事例的X射线强度和阶次(即相干X射线的强度和波长)与传统方法所产生的X射线强度和阶次对比图；图4为双腔结构和单腔结构所产生的X射线强度和阶次对比图；图中：1-输入窗，2-过滤窗，3-真空泵，4-X射线存储腔，5-连通件A，6-可伸缩波纹管A，7-可伸缩波纹管B，8-作用腔，9-储气罐，10-活塞，11-管道A，12-真空计A，13-连通件B，14-平移台，15-针阀，16-连通件C，17-连通件D，18-连通件E，19-放气阀，20-管道B，21-真空计B，22-连通件F，23-密封阀，24-X射线光谱仪，25-飞移激光器，26-汇聚透镜，27-数据线，28-电脑。具体实施方式在此结合附图对本技术所需要保护的技术方案作进一步的说明。实施例一：参照图1和图2，本技术所要求保护的技术方案是一种腔长可调的级联式相干X射线装置，该装置包括了一级X射线产生级和一级X射线放大级，X射线产生级和X射线放大级构成装置的腔体。X射线产生级和X射线放大级分别包括可伸缩波纹管A6、可伸缩波纹管B7、作用腔8和用于存储惰性气体的储气罐9；其中，作用腔8为一空心密封箱体，其上开设有通孔；作用腔8位于可伸缩波纹管A6和可伸缩波纹管B7之间，可伸缩波纹管A6与作用腔8之间，以及可伸缩波纹管B7与作用腔8之间分别通过活塞10连通，活塞10一端堵塞于作用腔8的通孔内，另一端分别与可伸缩波纹管A6、可伸缩波纹管B7固定连接；该活塞10的结构如图2所示，101是方形外壁，用于活塞固定，102是圆柱形内壁，其边缘处包裹了一层橡皮圈103，用于作用腔与外界的密封且不影响活塞的移动，104是圆柱形孔，其一端装有薄钢片105，钢片上打有针孔，用于工作气体的密封同时不影响聚焦激光从针孔穿过(工作气体在针孔处的轻微泄露可忽略不计)。此外，作用腔8还与储气罐9通过管道A11连通；储气罐9中存储有惰性气体，通过管道A11可以将存储于其中的惰性气体通入作用腔8内，用于被激光刺激产生X射线。而可伸缩波纹管A6空置的一端口为输入端口(位于X射线产生级则为X射线产生级的输入端口；位于X射线放大级的则为X射线放大级的输入端口)，可伸缩波纹管B7空置的一端口为输出端口(位于X射线产生级则为X射线产生级的输出端口，用于后级X射线放大级的连接；位于X射线放大级的则为X射线放大级的输入端口，用于连接其余设备)。以上两部分是整个装置的主要组成部分，此外，该装置还包括输入窗1，该输入窗1为可以采用任何一种能够使激光穿透的输入窗，在此所采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腔长可调的级联式相干X射线装置，其特征在于：该装置包括输入窗(1)、X射线产生级、X射线放大级、过滤窗(2)、真空泵(3)、以及X射线存储腔(4)，所述输入窗(1)、所述X射线产生级和所述X射线放大级之间分别依次通过连通件A(5)连通；所述X射线产生级和所述X射线放大级分别包括可伸缩波纹管A(6)、可伸缩波纹管B(7)、作用腔(8)和储气罐(9)，所述作用腔(8)位于所述可伸缩波纹管A(6)和所述可伸缩波纹管B(7)之间，所述可伸缩波纹管A(6)与所述作用腔(8)之间，以及所述可伸缩波纹管B(7)与所述作用腔(8)之间分别通过活塞(10)连通；所述储气罐(9)通过管道A(11)与所述作用腔(8)连通；所述可伸缩波纹管A(6)空置的一端口为输入端口，所述可伸缩波纹管B(7)空置的一端口为输出端口；所述过滤窗(2)位于所述X射线放大级中的输出端口和所述X射线存储腔(4)之间；所述真空泵(3)用于将X射线产生级、以及X射线放大级中的空气抽空使其内处于真空状态。

【技术特征摘要】
1.一种腔长可调的级联式相干X射线装置，其特征在于：该装置包括输入窗(1)、X射线产生级、X射线放大级、过滤窗(2)、真空泵(3)、以及X射线存储腔(4)，所述输入窗(1)、所述X射线产生级和所述X射线放大级之间分别依次通过连通件A(5)连通；所述X射线产生级和所述X射线放大级分别包括可伸缩波纹管A(6)、可伸缩波纹管B(7)、作用腔(8)和储气罐(9)，所述作用腔(8)位于所述可伸缩波纹管A(6)和所述可伸缩波纹管B(7)之间，所述可伸缩波纹管A(6)与所述作用腔(8)之间，以及所述可伸缩波纹管B(7)与所述作用腔(8)之间分别通过活塞(10)连通；所述储气罐(9)通过管道A(11)与所述作用腔(8)连通；所述可伸缩波纹管A(6)空置的一端口为输入端口，所述可伸缩波纹管B(7)空置的一端口为输出端口；所述过滤窗(2)位于所述X射线放大级中的输出端口和所述X射线存储腔(4)之间；所述真空泵(3)用于将X射线产生级、以及X射线放大级中的空气抽空使其内处于真空状态。2.如权利要求1所述的一种腔长可调的级联式相干X射线装置，其特征在于：还包括真空计A(12)，所述真空计A(12)通过连通件B(13)分别与所述X射线存储腔(4)和所述连通件A(5)连通。3.如权利要求1或2所述的一种腔长可调的级联式相干X射线装置，其特征在于：还包括平移台(14)，所述活塞(10)与所述可伸缩波纹管A(6)、所述可伸缩波纹管B(7)相连接的一端安装于所述平移台...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉鹏飞，沈诗婕，寿建慧，余佳英，胡菁怡，叶雯菲，段延敏，朱海永，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33