[发明专利]激光等离子体加速器及产生高品质电子束的方法

权利要求书

1.一种用于产生电子束的激光等离子体加速器，其特征在于，所述激光等离子体加速器包括：

一激光器，所述激光器用于产生激光脉冲；

一真空室，所述真空室内设有压缩器、聚焦系统、和气体发生装置；

其中，所述压缩器用于压缩入射激光的脉宽，从而产生飞秒量级的激光脉冲；

所述的聚焦系统用于对经所述压缩器压缩后的激光脉冲进行聚焦；

所述的气体发生装置用于产生气体靶；

其中，所述激光器产生的激光脉冲入射进入所述真空室内的压缩器，经所述压缩器压缩、所述聚焦系统聚焦后，入射到所述的气体靶，从而使得所述气体靶中的气体分子被所述激光束电离，产生电子注入并同步加速电子，从而获得电子束。

2.根据权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述的聚焦系统将激光聚焦成光斑半径为微米量级的激光束。

3.根据权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述的飞秒量级的激光束的脉宽为1至1000飞秒，较佳地10-100飞秒。

4.根据权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述激光束的峰值功率为10-1000太瓦(1太瓦=10¹²瓦特)，较佳地10-200太瓦。

5.根据权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述聚焦系统聚焦后的激光束，其束腰半径为3-50微米，较佳地5-25微米。

6.根据权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述气体靶为由低原子序数气体与高原子序数气体组成的混合气体。

7.根据权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述气体发生装置所产生的具有以下特征的气体靶：

密度接近均匀分布；

总气体分子所含电子数密度为10¹⁶至10¹⁹个每立方厘米；

气体均匀分布区域半径为1毫米至10毫米。

8.如权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述真空室内还设有级联加速系统，所述级联加速系统用于加速所述的电子束，从而获得更高能量的电子束。

9.如权利要求1所述的激光等离子体加速器，其特征在于，所述真空室内还设有振荡器，所述振荡器用于将所述电子束转化为X射线或γ射线。

10.一种产生电子束的方法，其特征在于，包括步骤：

(a)提供脉宽为飞秒量级的激光脉冲；

(b)将所述激光脉冲经聚焦后，产生光斑半径为微米量级的经聚焦的激光束；

(c)将所述经聚焦后的激光束导入气体靶，从而产生并加速电子束；

其中，气体靶为由低原子序数气体与高原子序数气体组成的混合气体。