[发明专利]一种产生切伦科夫辐射的系统

说明书

本发明公开了一种产生切伦科夫辐射的系统，所述系统包括：具有以第一预设方向周期性排布的亚波长的通孔阵列的金属薄片和用于激励辐射的薄片状电子注；其中，所述薄片状电子注在所述通孔阵列的上方平行运动，通过改变所述薄片状电子注运动方向和所述第一预设方向之间的夹角，以在真空中产生所述切伦科夫辐射。该系统可以在真空中实现Cherenkov辐射，且可以控制Cherenkov辐射的方向。

技术领域

本发明涉及电磁学技术领域，更具体地说，尤其涉及一种产生切伦科夫辐射的系统。

背景技术

在带电粒子的运动速度超过周围媒介中的光速的情况下产生的一种电磁辐射现象，称为Cherenkov(切伦科夫)辐射。Cherenkov辐射在高能粒子物理学、宇宙射线物理和电磁辐射源等领域中具有重要的地位，自发现日起就成为了全球的热点研究课题。

根据狭义相对论原理可知，任何带电粒子的速度都不可能超过真空中的光速，因此，传统的Cherenkov辐射只能在介质中产生，也就是说，真空中不可能产生Cherenkov辐射。传统的Cherenkov辐射通常需要高能量(即高速度)的带点粒子，这就需要用到成本高且体积庞大的粒子加速器。其中，无阈值Cherenkov辐射是指没有能量阈值的Cherenkov辐射，即任何能量的带电粒子都能激励起Cherenkov辐射。无阈值Cherenkov辐射可以利用低能量的带电粒子，这样就可以极大程度的降低成本，同时对于发展小型化可集成的光源和粒子诊断技术具有重要意义。

现有的用于产生无阈值Cherenkov辐射的方法，通常依靠人工超材料，即利用带电粒子在人工超材料中产生无阈值Cherenkov辐射。但是，人工超材料具有色散特性，导致无阈值Cherenkov辐射只能在特定的频段实现。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种产生切伦科夫辐射的系统，可以在真空中实现Cherenkov辐射。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种产生切伦科夫辐射的系统，所述系统包括：具有以第一预设方向周期性排布的亚波长的通孔阵列的金属薄片和用于激励辐射的薄片状电子注；

其中，所述薄片状电子注在所述通孔阵列的上方平行运动，通过改变所述薄片状电子注运动方向和所述第一预设方向之间的夹角，以在真空中产生所述切伦科夫辐射。

优选的，在上述系统中，所述通孔为长方体通孔。

优选的，在上述系统中，所述长方体通孔的长：所述长方体通孔的宽为10：1。

优选的，在上述系统中，所述长方体通孔的长：所述长方体通孔的高为1:1。

优选的，在上述系统中，所述长方体通孔的高：所述金属薄片的厚度为1:1。

优选的，在上述系统中，所述长方体通孔的宽小于所述长方体通孔辐射出的电磁波的波长。

优选的，在上述系统中，所述薄片状电子注在所述通孔阵列的上方平行运动，通过改变所述薄片状电子注运动方向和所述第一预设方向之间的夹角，以在真空中产生所述切伦科夫辐射包括：

所述薄片状电子注在所述通孔阵列的上方平行运动，所述通孔阵列依次激励起电磁谐振模式；

所述电磁谐振模式作为辐射源以相速度沿所述第一预设方向传播，其中，所述相速度表示为v_e表示所述薄片状电子注中自由电子的运动速度，α表示所述薄片状电子注运动方向和所述第一预设方向之间的夹角；