[发明专利]一种用于纳秒和皮秒激光束联合打靶的时序诊断系统

说明书

本发明公开了一种用于纳秒和皮秒激光束联合打靶的时序诊断系统，用于激光等离子体实验中同时采用纳秒激光束和皮秒激光束进行联合打靶的时序精密诊断。所述的时序诊断系统包括沿水平方向顺序排列的成像狭缝板、硬X射线屏蔽体、光阴极狭缝板、光阴极和条纹相机。在实验中，纳秒激光束打靶产生的软X射线经过狭缝板成像后照射至光阴极部分区域；皮秒激光束打靶产生的硬X射线直接穿过狭缝板（不成像）后照射光阴极全部区域。原来光源位置重合的两种X射线在条纹相机记录的图像上可以从空间上分开，进而实现对纳秒激光束和皮秒激光束之间时序关系的诊断。本发明的时序诊断系统具有十皮秒级时间分辨，并兼顾一定的软X射线空间分辨，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于激光聚变研究领域和X射线探测领域，具体涉及一种用于纳秒和皮秒激光束联合打靶的时序诊断系统。

背景技术

随着超短脉冲激光技术的飞速发展，在激光实验研究中已经越来越多的需要用到多种功率密度的激光束联合打靶：如纳秒激光束和皮秒激光束进行联合打靶物理研究。一种典型的应用即是快点火物理研究中，需要同时运用纳秒激光束来对CD靶丸进行压缩，同时用皮秒激光束产生超热电子束对压缩等离子体进行加热或者产生X射线进行密度诊断。这些实验研究迫切需要保证皮秒激光束在最大压缩时刻注入到靶点，且由于注入时间窗口只有百皮秒量级，因此需要对纳秒激光束和皮秒激光束之间的时序进行高时间精度的诊断。另外，这种实验方式中，通常纳秒激光束和皮秒激光束打靶点在空间上重合，也进一步增加了时序诊断的难度。已有的方法包括采用快响应型的闪烁体探测器或者分幅相机对皮秒激光束进行时间诊断。但是快响应型闪烁体探测器的闪烁光典型时间过程达到纳秒量级，因此用于对纳秒激光束和皮秒激光束之间的时序诊断时精度不够。而分幅相机受成像曝光时间限制其诊断精度也在百皮秒量级。采用XRD一类的探测器作为信号记录设备其时间分辨依然最高只能达到百皮秒量级。

发明内容

为了克服已有技术中纳秒和皮秒激光束联合打靶时序诊断精度不够的不足。本发明提供一种用于纳秒和皮秒激光束联合打靶的时序诊断系统。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种用于纳秒和皮秒激光束联合打靶的时序诊断系统，其特点是，所述诊断系统包括成像狭缝板、滤片、硬X射线屏蔽体、光阴极、光阴极狭缝和条纹相机。

所述的成像狭缝板上开有竖直的狭缝，成像狭缝板的后端面贴有滤片。

所述的硬X射线屏蔽体由两个平行放置的半圆柱体构成，两个半圆柱体平面之间设有间隙，用于限制皮秒打靶产生的高能X射线照射光阴极的区域。

所述的光阴极狭缝板上开有水平的狭缝，在狭缝的背面贴有光阴极。

所述的成像狭缝板、硬X射线屏蔽体、光阴极狭缝板、条纹相机在光路上依次沿水平方向排列。

纳秒激光束打靶产生的软X射线经过狭缝成像后，穿过滤片照射至光阴极的部分区域；皮秒激光束打靶产生的硬X射线穿过狭缝板、滤片照射至光阴极的全部区域；软X射线和硬X射线产生的光电子信号经过条纹相机聚焦偏转系统后记录在CCD中。

所述的硬X射线屏蔽体两个半圆柱体的半径为20mm，厚度为50mm。

所述的硬X射线屏蔽体两个半圆柱体的间隙范围为2mm~4mm。

所述的狭缝板的材料采用Mo，狭缝板厚度的范围为15μm~25μm。

所述的狭缝板的材料采用Cu，狭缝板厚度的范围为40μm~60μm。

所述的光阴极的材料采用CsI或者Au。

本发明中的条纹相机的时间分辨率小于等于20ps。