【技术实现步骤摘要】
本申请涉及激光等离子体加速器，尤其涉及一种气体靶的生成方法、装置及加速器。
技术介绍
1、激光等离子体加速器通过超短超强激光脉冲在等离子体中驱动具有超过100兆电子伏每毫米加速梯度的等离子体尾波场对电子进行加速，使其加速效果超过传统加速器3个量级，在毫米尺度内即可获得百兆电子伏以上的能量增益，激光等离子体加速器有潜力将传统光源大科学装置规模及成本大幅缩减，因而受到科学与产业界的广泛关注。
2、激光等离子体加速器驱动的超快高亮度betatron x射线源(激光等离子体加速器自生同步辐射射线源)是激光等离子体加速器的自生辐射，拥有良好的峰值亮度、微米级源尺寸与飞秒级脉冲长度等特性，在超高分辨成像、超快x射线近边吸收谱以及超快x射线劳厄衍射等研究领域中具有巨大的应用前景。
3、目前基于betatron x射线的成像应用已经有了较为广泛且深入的研究，但受限于其较低的单发光子数，鲜有要求更为苛刻的x射线近边吸收谱与x射线劳厄衍射中的应用，因此克服现有的betatron x射线的单发光子数较低，大幅提升betatron x射线单发光子数具有重要意义。
技术实现思路
1、基于此，本申请提供了一种气体靶的生成方法、装置及加速器，以高效提升betatron x射线的单发光子数。
2、本申请提供的气体靶的生成方法，包括：
3、将阻挡片放置于气体出口上方；
4、将气体靶材加速至超音速并通过气体出口喷出，阻挡片阻挡喷出的气体靶材以产生斜向冲击波，
5、利用激光脉冲与气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场，并产生高能电子束与betatron x射线，气体靶沿激光脉冲的传播方向依次发生与密度均匀分布段、密度上升段和密度下降段相对应的电离注入、加速复相和密度梯度注入过程。
6、可选地，密度均匀分布段的气体密度均匀分布，，密度上升段内的气体密度大于密度均匀分布段的气体密度，密度下降段的气体密度以密度上升段的输出端的气体密度为起始密度逐渐减小。
7、可选地，气体靶材包括由高电离能气体与低电离能气体组成形成的混合气体或纯高电离能气体。
8、可选地，与气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场还包括：
9、在电离注入中，激光脉冲与气体靶作用以产生电子并形成尾波场，电子通过电离注入的方式被尾波场俘获以形成电子束，继而使电子被持续加速并辐射出betatron x射线。
10、可选地，利用激光脉冲与气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场还包括：
11、在加速复相中，电子束不断向激光脉冲的传播方向滑移，当电子束达到减速相位时，引入气体靶的密度上升段，以使电子束重新回到加速相位，从而延长电子束的加速距离。
12、可选地，利用激光脉冲与气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场还包括：
13、在密度梯度注入中，尾波场持续向后端膨胀，并使尾波场的后端相速度减小，经尾波场作用后速度大于尾波场的后端相速度的电子被持续注入至尾波场中，使得电子束的电荷量和横向振幅增加，并辐射出betatron x射线。
14、本申请还提供一种用于实施上述气体靶的生成方法的装置，其特征在于，包括：
15、喷嘴，用于将气体靶材加速并从气体出口喷出；
16、阻挡片，位于气体出口处。
17、可选地，喷嘴包括：
18、喷嘴本体；
19、气体通路，开设于喷嘴本体的内部，且沿气体靶材的输送方向依次包括气体入口、气体压缩段、喉部、气体扩张段和气体出口。
20、可选地，喉部的直径小于气体入口，气体出口的直径大于喉部，气体压缩段的直径沿气体靶材的输送方向减小，气体扩张段的直径沿气体靶材的输送方向增大。
21、本申请还提供一种利用由上述方法生成的气体靶的加速器，包括：
22、加速器本体，加速器本体内具有气体靶；
23、激光发射器，安装于加速器本体，用于发射激光脉冲，激光脉冲沿传播方向经过气体靶，并与之作用发生电离注入、加速复相和密度梯度注入过程。
24、本申请提供的气体靶的生成方法、装置及加速器通过气体靶密度均匀分布段中的电离注入过程俘获加速电子，通过在气体靶的密度上升段中的加速复相过程使达到减速相位的电子束重新回到加速相位以延长加速距离，通过在气体靶密度下降段中的密度梯度注入过程提高电子束的电荷量、增大横向振幅，进而高效提升betatron x射线的单发光子数。
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1.一种气体靶的生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密度均匀分布段的气体密度均匀分布，所述密度上升段内的气体密度大于所述密度均匀分布段的气体密度，所述密度下降段的气体密度以所述密度上升段的输出端的气体密度为起始密度逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体靶材包括由高电离能气体与低电离能气体组成形成的混合气体或纯高电离能气体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述激光脉冲与所述气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述激光脉冲与所述气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场还包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述激光脉冲与所述气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场还包括：
7.一种用于实施权利要求1-6中任一项所述的气体靶的生成方法的装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述喷嘴包括：
9.根据权利要求8所述的装置
10.一种利用由权利要求1-6中任一项所述的方法生成的气体靶的加速器，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种气体靶的生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密度均匀分布段的气体密度均匀分布，所述密度上升段内的气体密度大于所述密度均匀分布段的气体密度，所述密度下降段的气体密度以所述密度上升段的输出端的气体密度为起始密度逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体靶材包括由高电离能气体与低电离能气体组成形成的混合气体或纯高电离能气体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述激光脉冲与所述气体靶作用，形成由等离子体构成的尾波场包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述激光脉冲与所述气体靶作用，形成由等离子体...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭博，杨涛，宁笑楠，鲁巍，
申请(专利权)人：北京量子信息科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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