一种高通量同步辐射光产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高通量同步辐射光产生装置，包括超快激光器、调制系统、辐射系统、调制消除系统和相位反馈系统，所述调制系统、所述辐射系统和所述调制消除系统沿电子束传输方向依次排布且位于同一垂直平面，所述超快激光器分别向所述调制系统和所述调制消除系统注入第一路超快激光和第二路超快激光，所述相位反馈系统与所述超快激光器相连。本发明专利技术的高通量同步辐射光产生装置，通过调制系统在电子束中产生极紫外至X射线波长尺度的微聚束，通过辐射系统使其产生高通量辐射光，通过调制消除系统使电子束发光后恢复到初始状态，以实现电子束的重复利用和高重复频率发光。子束的重复利用和高重复频率发光。子束的重复利用和高重复频率发光。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量同步辐射光产生装置


[0001]本专利技术涉及同步辐射光源领域，更具体地涉及一种高通量同步辐射光产生装置。

技术介绍

[0002]电子储存环同步辐射光源已经历了三代的发展演化，目前正在朝着亮度更高、横向相干性更好的第四代——衍射极限储存环发展。基于储存环的同步辐射光源现今已经成为支撑多学科开展基础和应用研究的一种最主要的大科学平台。第三、四代同步辐射光源具有光谱覆盖范围广、脉冲能量稳定和同时支持多用户运行等诸多优点。然而，由于储存环同步辐射光源是基于电子束的自发辐射，因此亮度不高、脉冲长度较长、纵向没有相干性。
[0003]基于直线加速器的自由电子激光是国际公认的新一代先进光源，自由电子激光既具备超高的峰值亮度、超短的脉冲结构和较好的相干性，同时又具备广阔的光谱覆盖范围及波长连续调节的能力。这种同时具备高时间、空间分辨率和高能量分辨率的极紫外和X射线光源的出现，为探测微观结构的超快演化过程提供了前所未有的工具。然而，与储存环同步辐射光源相比，自由电子激光中的电子束不能重复利用，辐射脉冲的重复频率较低，若要想提高其重复频率，需要采用高重频的电子枪和超导直线加速器技术，这大大增加了装置的造价、技术难度和运行成本。另外，自由电子激光装置一般仅能向有限的几个用户线站同时供光，这也在一定程度上限制了其应用范围。
[0004]储存环光源峰值亮度低而重复频率高，自由电子激光峰值亮度高而重复频率低，若能将储存环与自由电子激光的优势相结合，在储存环的电子束中实现微聚束，这样即使没有增益过程，辐射亮度也可以比自发辐射高2～6个量级。将储存环与自由电子激光相结合的概念已经历了多年的发展，然而目前尚缺乏有效的实现方案，其难点在于如何在储存环中产生极紫外和X射线波长尺度的微聚束，以及电子束发光之后如何恢复到初始状态，即如何消除调制，以实现电子束的重复利用和高重复频率发光。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高通量同步辐射光产生装置，其基于角色散机制进行电子束调制和调制消除，以实现高平均通量的极紫外和X射线辐射。
[0006]本专利技术提供一种高通量同步辐射光产生装置，包括超快激光器、调制系统、辐射系统、调制消除系统和相位反馈系统，所述调制系统、所述辐射系统和所述调制消除系统沿电子束传输方向依次排布且位于同一垂直平面，所述调制系统设置为接收电子束并使电子束中形成微聚束，所述超快激光器分别向所述调制系统和所述调制消除系统注入第一路超快激光和第二路超快激光，所述辐射系统设置为接收来自所述调制系统的电子束并使电子束中的群聚信号放大产生极紫外至X射线波段的全相干辐射，所述调制消除系统设置为接收所述辐射系统的电子束并消除电子束中的微聚束，所述相位反馈系统与所述超快激光器相连，设置为控制和反馈第一路超快激光和第二路超快激光在所述调制系统和所述调制消除系统中的相位。
[0007]进一步地，所述相位反馈系统设置为使两路激光间的相位相差π，包括：
[0008]高精度激光鉴相器，设置为精确测量所述第一路超快激光和第二路超快激光的相对相位；以及
[0009]移相器，设置为根据测量的相对相位对第一路超快激光和第二路超快激光的相对相位进行调节，以维持所述第一路超快激光和第二路超快激光间的相对相位关系。
[0010]进一步地，所述调制系统包括沿电子束传输方向依次排布的横向色散产生系统、第一调制波荡器和聚束段。
[0011]进一步地，所述调制消除系统包括沿电子束传输方向依次排布的反向聚束段、第二调制波荡器和横向色散消除系统。
[0012]进一步地，所述横向色散产生系统由两块垂直方向反向的第一二极铁和其中间的三块第一四极铁组成，所述聚束段由两块垂直方向反向的第二二极铁和其中间的三块第二四极铁组成。
[0013]进一步地，所述辐射系统包括沿电子束传输方向依次排布的第一辐射波荡器、由两块同向水平第三二极铁和其中间的五块第三四极铁组成的双二极铁消色散结构和第二辐射波荡器；所述反向聚束段由两块反向垂直第四二极铁和其中间的三块第四四极铁组成，所述横向色散消除系统由两块反向垂直第五二极铁和其中间的三块第五四极铁组成。
[0014]进一步地，所述横向色散产生系统由垂直方向的第六二极铁构成，所述聚束段由一块与所述横向色散产生系统方向相反的第七二极铁和依次排布的两块第七四极铁、一块第八二极铁、三块第八四极铁、一块第九二极铁和两块第九四极铁组成的DBA结构构成，所述辐射系统包括第三辐射波荡器，所述反向聚束段由依次排布的五块第十二极铁构成，所述横向色散消除系统由一块与所述横向色散产生系统反向的第十一二极铁构成。
[0015]进一步地，所述调制系统包括第三调制波荡器和由一块第十二二极铁组成的第一色散产生系统，所述辐射系统由若干第四辐射波荡器和其间的第十一四级铁组成，所述调制消除系统包括沿电子束传输方向依次排布的第一色散消除系统和第四调制波荡器，所述第一色散消除系统由与所述第一色散产生系统方向相反的一块第十三二极铁构成。
[0016]进一步地，所述调制系统包括由两块第十二四极铁组成的横向匹配段、第五调制波荡器和由一块第十四二极铁组成的第二色散产生系统，所述辐射系统包括若干第五辐射波荡器和其间的第十三四级铁，所述调制消除系统包括第二色散消除系统和第六调制波荡器，所述第二色散消除系统由与所述第二色散产生系统方向相反的第十五二极铁构成。
[0017]进一步地，所述调制系统包括沿电子束传输方向依次排布的第七调制波荡器和第三色散产生系统，所述第三色散产生系统由一块第十五四极铁和一块第十六二极铁组成，所述第十五四极铁和第十六二极铁之间形成漂移段，所述辐射系统包括沿电子束传输方向依次排布的第六辐射波荡器、由两块相同的第十七二极铁和其中间的五块第十六四极铁组成的DBA结构和第七辐射波荡器，所述调制消除系统包括沿电子束传输方向依次排布的第三色散消除系统和第八调制波荡器，所述第三色散消除系统由一块第十七四极铁和反向垂直第十八二极铁构成。
[0018]本专利技术的高通量同步辐射光产生装置，通过调制系统在电子束中产生极紫外至X射线波长尺度的微聚束，通过辐射系统使其产生高通量辐射光，通过调制消除系统使电子束发光后恢复到初始状态，以实现电子束的重复利用和高重复频率发光；本专利技术的高通量
同步辐射光产生装置，采用二极铁、四极铁、超快激光器和波荡器等元件组成，造价低，技术难度小，运行成本低。
附图说明
[0019]图1为根据本专利技术实施例的高通量同步辐射光产生装置的结构框图；
[0020]图2为根据本专利技术第一实施例的高通量同步辐射光产生装置的结构示意图；
[0021]图3为根据本专利技术第二实施例的高通量同步辐射光产生装置的结构示意图；
[0022]图4为根据本专利技术第三实施例的高通量同步辐射光产生装置的结构示意图；
[0023]图5为根据本专利技术第四实施例的高通量同步辐射光产生装置的结构示意图；
[0024]图6为根据本专利技术第五实施例的高通量同步辐射光产生装置的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量同步辐射光产生装置，其特征在于，包括超快激光器、调制系统、辐射系统、调制消除系统和相位反馈系统，所述调制系统、所述辐射系统和所述调制消除系统沿电子束传输方向依次排布且位于同一垂直平面，所述调制系统设置为接收电子束并使电子束中形成微聚束，所述超快激光器分别向所述调制系统和所述调制消除系统注入第一路超快激光和第二路超快激光，所述辐射系统设置为接收来自所述调制系统的电子束并使电子束中的群聚信号放大产生极紫外至X射线波段的全相干辐射，所述调制消除系统设置为接收所述辐射系统的电子束并消除电子束中的微聚束，所述相位反馈系统与所述超快激光器相连，设置为控制和反馈第一路超快激光和第二路超快激光在所述调制系统和所述调制消除系统中的相位。2.根据权利要求1所述的高通量同步辐射光产生装置，其特征在于，所述相位反馈系统设置为使两路激光间的相位相差π，包括：高精度激光鉴相器，设置为精确测量所述第一路超快激光和第二路超快激光的相对相位；以及移相器，设置为根据测量的相对相位对第一路超快激光和第二路超快激光的相对相位进行调节，以维持所述第一路超快激光和第二路超快激光间的相对相位关系。3.根据权利要求1所述的高通量同步辐射光产生装置，其特征在于，所述调制系统包括沿电子束传输方向依次排布的横向色散产生系统、第一调制波荡器和聚束段。4.根据权利要求3所述的高通量同步辐射光产生装置，其特征在于，所述调制消除系统包括沿电子束传输方向依次排布的反向聚束段、第二调制波荡器和横向色散消除系统。5.根据权利要求4所述的高通量同步辐射光产生装置，其特征在于，所述横向色散产生系统由两块垂直方向反向的第一二极铁和其中间的三块第一四极铁组成，所述聚束段由两块垂直方向反向的第二二极铁和其中间的三块第二四极铁组成。6.根据权利要求5所述的高通量同步辐射光产生装置，其特征在于，所述辐射系统包括沿电子束传输方向依次排布的第一辐射波荡器、由两块同向水平第三二极铁和其中间的五块第三四极铁组成的双二极铁消色散结构和第二辐射波荡器；所述反向聚束段由两块反向垂直第四二极铁和其中间的三块第四四极铁组成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超，姜伯丞，李昌亮，陆宇杰，顾强，万唯实，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：