[实用新型]一种基于激光加速器的空间质子辐射优化系统

说明书

本实用新型提供了一种基于激光加速器的空间质子辐射优化系统，包括飞秒激光产生装置、激光传输系统、激光聚焦装置、真空靶室、固体靶、质子束聚焦装置、质子束能谱优化装置以及材料测试系统；固体靶、质子束聚焦装置和质子束能谱优化装置均设置在真空靶室内；材料测试系统包括测试靶材和数据处理装置。飞秒激光产生装置产生的飞秒激光依次经过激光传输系统和激光聚焦装置垂直入射固体靶，得到能量分布呈指数下降的质子束，质子束经过质子束聚焦装置聚焦后射入质子束能谱优化装置中得到优化后的质子束，优化后的质子束作用于材料测试系统中的测试靶材上。该系统能够更加准确模拟空间质子辐射环境，为航天器的抗辐射加固提供准确的模拟支持。

技术领域

本实用新型涉及新型粒子加速技术和空间辐射环境领域，特别地，涉及一种基于激光加速器的空间质子辐射优化系统。

背景技术

空间辐射的地面模拟是在地面环境下，利用加速器或辐射源，产生特定能量分布的粒子，产生和空间环境条件相似的人工模拟环境，以测试空间环境下高能粒子对材料的损伤效果，以及抗辐射材料的屏蔽效果等。空间辐射的地面模拟系统是检测航天设备机器组件在空间辐射环境下安全性和可靠性的重要系统。

目前空间辐射的地面模拟方案主要为利用同位素辐射源以及传统加速器产生高能粒子，以测试航天器的辐射损伤以及抗辐射加固效果。然而，美国国家航空航天局的AE8和AE9等模型显示，宽能带以及大发散角是空间环境下粒子的固有特性，这是传统的高能粒子辐射源难以模拟的特征。此外，对于MEO轨道的高能质子而言，其能谱结构并不是指数型，而是峰值能谱，峰值能量为十几MeV，截止能量为几百MeV。因此，在激光粒子加速器指数型能谱的基础上必须改进方案，提高空间质子的适配性。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种具有持续性好，成本低，占地面积小、更加匹配MEO轨道等特点的基于激光加速器的空间质子辐射优化系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于激光加速器的空间质子辐射优化系统，所述系统包括飞秒激光产生装置、激光传输系统、激光聚焦装置、真空靶室、固体靶、质子束聚焦装置、质子束能谱优化装置以及材料测试系统；

所述固体靶、质子束聚焦装置、质子束能谱优化装置均设置在真空靶室内；所述质子束能谱优化装置为固体薄片；所述固体薄片的厚度为几十微米至几毫米；

所述材料测试系统包括测试靶材以及与测试靶材电连接的数据处理装置；

所述飞秒激光产生装置用于产生飞秒激光，所述飞秒激光依次经过激光传输系统和激光聚焦装置垂直入射固体靶上，得到能量分布呈指数下降的质子束，所述质子束经过质子束聚焦装置聚焦后射入质子束能谱优化装置中得到优化后的质子束，优化后的质子束作用于材料测试系统中的测试靶材上。

进一步的，所述飞秒激光产生装置包括依次相连的飞秒激光振荡器、对比度提升器、脉冲展宽器、脉冲连续放大器和脉冲压缩器。

进一步的，所述飞秒激光产生装置产生的飞秒激光的激光能量范围1J至500J。

进一步的，所述固体靶为CH材料靶。

进一步的，所述固体靶的厚度为几十纳米至几十微米。

进一步的，所述固体薄片的材质为铝或金。

进一步的，所述激光聚焦装置为离轴剖面镜。

本实用新型具有以下有益效果：