本发明专利技术公开了一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法，该系统包括物理屏蔽层(1)和气体屏蔽层(2)，还具有偏转磁场组件(3)、高反光率污染物收集镜(4)和高透光率防护膜(5)，通过物理屏蔽、气体屏蔽、磁场屏蔽步骤对重频激光打靶系统进行防护。本发明专利技术公开的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法，通过多种方式组合屏蔽实现了对重频激光打靶系统的保护，极大提高了重频激光打靶系统中光学元件的使用寿命。寿命。寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种溅射屏蔽系统及方法，尤其涉及一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法，属于激光应用领域。
技术介绍
[0002]近年来，基于激光加速的新型离子加速器因其体积小、加速梯度高、系统复杂度低等突出优点，引起了广泛的关注，产生的离子具有脉冲宽度短、峰值流强高、源尺寸小、转换效率高等优点，在肿瘤治疗、离子成像、惯性约束聚变等领域有着广泛的应用前景。
[0003]激光加速器虽然有诸多优点，但要从基础科学走向技术应用，仍有较多问题亟待解决，其中，激光打靶产生的溅射对系统带来的损伤就是亟待解决的问题之一。
[0004]在重频激光打靶时，由于高重频高功率激光与固体靶相互作用，会一直产生大量的高温溅射污染物和高速碎片，这些污染物和碎片一旦附着于周围反射镜、聚焦镜等昂贵的精密光学元件，将对光学元件的表面膜层造成致命损伤，使激光的反射效率和聚焦效率都大幅降低，并对整个重频打靶系统造成破坏。
[0005]因此，实现对溅射污染物和碎片的屏蔽是高重频激光打靶的必要条件，将是激光加速质子真正走向应用的重要基础。
技术实现思路
[0006]为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法。
[0007]具体来说，本专利技术的目的在于提供以下方面：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，包括物理屏蔽层1和气体屏蔽层2，用于重频激光打靶系统的溅射屏蔽。
[0009]根据本专利技术，所述重频激光打靶系统包括激光发生装置、聚焦镜91和靶92，聚焦镜91和靶92设置于真空腔体内，在腔体内还设置有真空泵，
[0010]所述物理屏蔽层1为具有通孔11的板状结构，置于聚焦镜91和靶92之间，将重频激光打靶系统分割为激光侧和靶侧，聚焦镜91产生的高功率激光能够通过物理屏蔽层1上的通孔11照射在靶92上。
[0011]根据本专利技术，所述物理屏蔽层1上的通孔11孔径为0.5～100mm，优选为1～2mm。优选地，所述物理屏蔽层1具有移动组件，所述移动组件能够平移或旋转物理屏蔽层1，使得物理屏蔽层1的通孔11位置发生变化。
[0012]所述通孔11在靶侧具有锥形凸起，锥形的顶端指向靶92，所述通孔11贯穿锥形凸起，更优选地，所述通孔11激光侧的孔径大于靶侧孔径，使得所述通孔11呈锥形，所述锥形的通孔11的圆锥角为6
°
～60
°
，优选为15
°
～30
°
。
[0013]所述气体屏蔽层2设置在激光侧，包括气体喷嘴、高压气瓶和喷嘴控制系统，高压气瓶为气体喷嘴提供高压气体，喷嘴控制系统控制气体喷嘴的开合或气体管路的通断。
[0014]优选地，所述气体喷嘴出气口方向垂直于激光光路。
[0015]在一个优选的实施方式中，所述用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统还包括偏转磁场组件3，所述偏转磁场组件3为能够产生强磁场的装置或结构，并可通过夹角设计来保证激光的正常传输。
[0016]在一个优选的实施方式中，所述用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统还设置有高反光率污染物收集镜4，高反光率污染物收集镜4将聚焦镜91聚焦的激光偏折，使得聚焦镜91、物理屏蔽层1通孔11、靶92不在一条直线上。
[0017]在一个优选的实施方式中，聚焦镜91前安装有高透光率防护膜5。
[0018]另一方面，本专利技术还提供了一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽的方法，优选利用上述用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统实现，
[0019]包括S1、物理屏蔽；S2气体屏蔽，
[0020]在S1中，将物理屏蔽层的锥形通孔移动至激光打靶光路上，使得物理屏蔽层阻挡光路之外的污染物和碎片；
[0021]在S2中，向打靶后向激光侧的光路喷射超声高压气体。
[0022]本专利技术所具有的有益效果包括：
[0023](1)根据本专利技术所述的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法，通过多种方式组合屏蔽实现了对重频激光打靶系统的保护，极大提高了重频激光打靶系统中光学元件的使用寿命；
[0024](2)根据本专利技术所述的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统及方法，占用空间小，可灵活设置在重频激光打靶系统的真空腔中；
[0025](3)根据本专利技术所述的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，对制作材料要求低，制作成本低，易于更换维护。
附图说明
[0026]图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统结构示意图；
[0027]图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统物理屏蔽层结构示意图；
[0028]图3示出根据本专利技术一种优选实施方式的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统结构示意图；
[0029]图4示出实验例3的模拟实验模型图；
[0030]图5示出实验例3中颗粒物的直径500μm，水平初速度2000m/s时，颗粒物水平方向运动轨迹；
[0031]图6出实验例3中颗粒物的直径500μm，水平初速度2000m/s时，颗粒物竖直方向运动轨迹；
[0032]图7示出实验例3中颗粒物的直径200μm，水平初速度8000m/s时，颗粒物水平方向运动轨迹；
[0033]图8出实验例3中颗粒物的直径200μm，水平初速度8000m/s时，颗粒物竖直方向运动轨迹；
[0034]图9出实验例3中颗粒物偏转角度与距离气体喷嘴的垂直距离的关系图。
[0035]附图标号说明：
[0036]1-物理屏蔽层；
[0037]11-通孔；
[0038]2-气体屏蔽层；
[0039]3-偏转磁场组件；
[0040]4-高反光率污染物收集镜；
[0041]5-高透光率防护膜；
[0042]91-聚焦镜；
[0043]92-靶。
具体实施方式
[0044]下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0045]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0046]一方面，本专利技术提供了一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，包括物理屏蔽层1和气体屏蔽层2，如图1所示，用于重频激光打靶系统的溅射屏蔽。
[0047]根据本专利技术，所述重频激光打靶系统包括激光发生装置、聚焦镜91和靶92，聚焦镜91和靶92设置于真空腔体内，在腔体内还设置有真空泵，以保持一定的真空度，所述激光发生装置用于产生高功率激光，聚焦镜91将高功率激光聚焦，提高激光功率密度，高功率密度的激光照射在靶92上，与靶92相互作用，进而产生质子。
[0048]激光与靶92相互本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，其特征在于，该系统包括物理屏蔽层(1)和气体屏蔽层(2)，用于重频激光打靶系统的溅射屏蔽。2.根据权利要求1所述的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，其特征在于，所述重频激光打靶系统包括激光发生装置、聚焦镜(91)和靶(92)，聚焦镜(91)和靶(92)设置于真空腔体内，在腔体内还设置有真空泵，所述物理屏蔽层(1)为具有通孔(11)的板状结构，置于聚焦镜(91)和靶(92)之间，将重频激光打靶系统分割为激光侧和靶侧，聚焦镜(91)产生的高功率激光能够通过物理屏蔽层(1)上的通孔(11)照射在靶(92)上。3.根据权利要求2所述的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，其特征在于，所述物理屏蔽层(1)上的通孔(11)孔径为0.5～100mm,，优选为1～2mm。4.根据权利要求2所述的用于重频激光打靶的溅射屏蔽系统，其特征在于，所述物理屏蔽层(1)具有移动组件，所述移动组件能够平移或旋转物理屏蔽层(1)，使得物理屏蔽层(1)的通孔(11)位置发生变化；所述通孔(11)在靶侧具有锥形凸起，锥形的顶端指向靶(92)，所述通孔(11)贯穿锥形凸起，更优选地，所述通孔(11)激光侧的孔径大于靶侧孔径，使得所述通孔(11)呈锥形，所述锥形的通孔(11)的圆锥角为6
°
～60
°
，优选为15
°
～...
【专利技术属性】
技术研发人员：马文君，赵家瑞，彭梓洋，颜学庆，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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