[发明专利]高速面电子流横向来回碰撞高电荷离子双束激光发射装置

说明书

技术领域

本发明属于大型机电类产品，具体为高速面电子流横向来回碰撞高电荷离子双束高强度激光发射装置。 

背景技术

现今已在实验室中利用类氢、类锂、类氖和类镍等低电荷离子的电子纵向碰撞电离激发跃迁，得到了波长在48.18-284.7 范围内的单束激光，但单色亮度小、功率低、波长也还不够短、还不能实际应用。 

发明内容

本发明的目的是克服上述现今激光发射装置的严重缺陷，解决了如何产生和利用对高电荷离子的高速面电子流横向来回反复碰撞电离激发跃迁，来获得单色亮度大、功率高、波长更短的能实用的双束激光的技术问题。提供了一套能产生高速面电子流和高电荷离子束，并通过高速面电子流横向来回反复碰撞激发高电荷离子束、来获得单色亮度大、功率高、波长更短的能实用的高电荷离子双束高强度激光的发射装置。本发明为激光器的研制和应用开辟了一条新的途径。 

技术问题 

本发明需要解决的技术问题是： 

1、因为在同一类等电子系列离子中，离化度越高，荷电量越多，同一跃迁 的波长就越短。所以要获得更短波长的激光，就必须要获得离化度更高、荷电量更多的高电荷离子。要获得单色亮度大，功率高的激光束，所利用的高电荷离子的密度或束流强度就必须很大，电离和激发用的面电子流强度也必须很大。现今获得高电荷离子的方法是使用大型的离子源和巨型的加速器，这些设备巨大，消耗的能量也很巨大，但获得的高电荷离子束的强度却很小，只能作光谱分析实验，不能作实用的激光实验。如何利用普通的小型简单机电设备获得高强度的高电荷离子束和高强度的面电子流是本发明需要解决的第一个技术问题。 

2、现今的电离和激发用的电子流强度虽很大，但都是线状的，只能对离子束进行纵向碰撞。纵向碰撞设备简单，但受自由程的限制，碰撞时电子的能量不可能很大，且各次碰撞的能量具有很大的不确定性，其能量恰能将离子激发到某激光能级上去的电子数很少，大部分电子的能量都转化成了离子的热能、浪费了，电能转化为光能的效率很低，致使获得的激光强度很弱，单色亮度很小。如何使每个碰撞到离子上的电子都能以确定的恰能将离子激发到某激光能级上去的能量去碰撞离子，使每个电子的能量都能充分地转化为离子的激发能，并通过自发辐射转化为激光的光能。是本发明需要解决的第二个技术问题。 

3、现今寻找能辐射激光的离子，能级和跃迁通常是用实验方法，但这些方法皆具有特殊性和偶然性。寻找一种较普遍的实验方法并同用准确的加Breit修正和QED修正的全相对论多组态自洽场方法计算出的预言值进行比较，以确定能产生确定波长激光的离子，能级和跃迁，是本发明需要解决的第三个技术问题。 

4、如何将能发射波长足够短、功率足够大的双束激光的普通机电设备装在汽车上、或飞机上、或军舰上，作为一种可以上下转动，左右转动的新的军事 装备，是本发明需要解决的第四个技术问题。 

技术方案 

本发明的技术方案是采用装有高频感应加热电路的高温原子炉、来获得高强度原子束，采用一个包含较低速面电子流横向来回碰撞单电离区和梯度加速管的较低速面电子流横向来回碰撞单电荷离子束注入段、来获得较低速高强度面电子流、并用这种较低速高强度面电子流横向来回碰撞高强度原子束、来获得离子动能一定的高强度单电荷离子束，采用包含一个电磁速度选择器、一个较高速高强度面电子流横向来回碰撞多电离区、一个电荷静电分离器和一个低电荷离子返回通道的扁跑道形较高速面电子流横向来回碰撞高电荷离子电离环、来获得高强度较高速面电子流、并用这种高强度较高速面电子流横向来回反复碰撞高强度单电荷离子束、来将高强度单电荷离子束转变成高强度高电荷离子束，采用一个包含高强度高速面电子流横向来回碰撞激发区、面电子流静电速度选择器和光学共振腔的扁跑道形高速面电子流横向来回碰撞激发环、来获得能量略大于选定的电离度为μ的高电荷离子某激光能级值的高强度高速面电子流、并用这种高强度高速面电子流横向来回反复碰撞电离度为μ的高强度高电荷离子束、来实现高电荷离子双束高强度激光的发射。