一种在线电子磁谱仪的制作方法

本发明涉及等离子体物理和核探测，特别是涉及一种在线电子磁谱仪。

背景技术：

1、超强激光等离子体相互作用物理研究中，激光到电子的能量转化效率研究是各类研究的基础；其中，对电子能谱进行诊断，是非常有必要且基础的工作。目前国际上常用的电子能谱诊断设备为基于二极磁铁的电子磁谱仪，大多数情况下记录介质为成像板，实验结束后需要对其进行扫描后处理才能获取电子能谱信息；随着重频超强激光技术的发展，需要提供更快捷及时的电子能谱数据。

2、近年来，也发展了在线诊断方式，即利用闪烁体把电子信号转换为可见光信号，再通过透镜或者光纤传输到可见光ccd（charge coupled device，电荷耦合器件）上来进行记录；但上述记录结构比较复杂，占用空间大。

3、另外，也有研究人员提出在闪烁体后直接接cmos（complementary metal oxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体）传感器的诊断思路，其结构虽然相对简单，但是存在长时间使用时，cmos传感器性能变差的风险。

4、因此，亟待提供一种新的在线电子磁谱仪，以解决上述cmos传感器性能变差的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种在线电子磁谱仪，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现对cmos传感器芯片的有效保护，避免cmos传感器性能变差。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种在线电子磁谱仪，包括装配屏蔽盒以及安装于所述装配屏蔽盒内的磁铁组件和传像探测器；其中，所述磁铁组件用于实现电子束限束和偏转，从而实现不同能量电子空间上的分离；所述传像探测器包括装配盒、闪烁体、光纤面板以及cmos传感器，所述闪烁体、所述光纤面板以及所述cmos传感器均安装于所述装配盒上，所述闪烁体通过所述光纤面板与所述cmos传感器连接，所述电子束经过所述磁铁组件后能够入射到所述闪烁体上，并产生闪烁光，所述闪烁光能够通过所述光纤面板传输至所述cmos传感器。

4、优选的，所述闪烁体为长条型的闪烁体薄片，所述光纤面板为直角梯形板，所述光纤面板的长度与所述闪烁体薄片的长度相同，斜面紧贴于所述闪烁体薄片的后表面，与斜面相对的一直角面紧贴于所述cmos传感器的前表面，所述cmos传感器为长条型结构，且长度与所述闪烁体薄片的长度相同；

5、所述闪烁体薄片背对所述光纤面板的一面上还铺设有金属薄膜，所述金属薄膜为长条型结构，且其长度和宽度均大于所述闪烁体薄片。

6、优选的，所述装配盒上还设置有线缆口，所述线缆口用于供数据线以及电源线穿过，所述数据线以及所述电源线均与所述cmos传感器连接。

7、优选的，所述磁铁组件包括楔形磁铁以及轭铁组件；其中，所述楔形磁铁平行设置有两块，且两块所述楔形磁铁之间留有间隙，所述楔形磁铁的磁场方向垂直于两块所述楔形磁铁相对设置的磁铁面；所述轭铁组件包围所述楔形磁铁设置，且所述轭铁组件的前端开设有前通孔，后端开设有后通孔，所述前通孔与所述后通孔同轴设置，所述前通孔用于通入电子束，并限制所述电子束的宽度，且所述电子束能够进入两块所述楔形磁铁的间隙内，并入射至所述闪烁体上。

8、优选的，任意一所述楔形磁铁均包括前直角边、后直角边、上直角边、下直角边以及斜边，所述后直角边的两端分别与所述上直角边的后端以及所述下直角边的后端垂直连接，所述前直角边的一端与所述下直角边的前端垂直连接，所述前直角边的另一端通过所述斜边与所述上直角边的前端连接；其中，所述上直角边的长度小于所述下直角边的长度，所述前直角边的长度小于所述后直角边的长度，所述斜边靠近所述前通孔设置。

9、优选的，所述轭铁组件包括前轭铁、后轭铁、底轭铁和侧轭铁，所述侧轭铁设置有两块，两块所述侧轭铁的前端分别与所述前轭铁的两侧连接，后端分别与所述后轭铁的两侧连接，所述底轭铁连接于所述前轭铁、所述后轭铁以及两块所述侧轭铁的底部之间；其中，两块所述侧轭铁的内壁分别与两块所述楔形磁铁的侧面贴合，所述前轭铁与所述楔形磁铁的前直角边平行且具有间距，所述后轭铁与所述楔形磁铁的后直角边平行且具有间距，所述底轭铁与所述楔形磁铁的下直角边平行且具有间距；

10、所述前轭铁上设置有所述前通孔，所述后轭铁上设置有所述后通孔，且所述前通孔位于所述前轭铁的中心位置，用于通入电子束，并限制所述电子束的宽度。

11、优选的，所述楔形磁铁的前直角边与所述前轭铁之间、所述楔形磁铁的后直角边与所述后轭铁之间，以及所述楔形磁铁的下直角边与所述底轭铁之间均设置有带电粒子屏蔽板；其中，所述楔形磁铁与所述前轭铁之间的所述带电粒子屏蔽板上开设有与所述前通孔相对应的前屏蔽板通孔，所述楔形磁铁与所述后轭铁之间的所述带电粒子屏蔽板上开设有与所述后通孔相对应的后屏蔽板通孔。

12、优选的，所述带电粒子屏蔽板为聚四氟乙烯板。

13、优选的，所述装配屏蔽盒包括屏蔽箱体和瞄准激光笔，所述屏蔽箱体的前端和后端分别设置有箱体前通孔和箱体后通孔，所述箱体前通孔与所述轭铁组件上的所述前通孔同轴设置，所述箱体后通孔与所述轭铁组件上的所述后通孔同轴设置；所述瞄准激光笔靠近所述箱体后通孔设置，且所述瞄准激光笔发射的激光能够由后向前依次穿过所述箱体后通孔、所述轭铁组件的后通孔、所述轭铁组件的前通孔以及所述箱体前通孔，最后入射到靶面，从而实现瞄准。

14、优选的，所述屏蔽箱体为长方体箱体，所述箱体前通孔和所述箱体后通孔分别开设于所述屏蔽箱体的前面板和后面板上；

15、所述屏蔽箱体的前面板的材质为钨铜合金，其它五个面板的材质为非磁性不锈钢，且所述屏蔽箱体的前面板的前后两侧分别设置有外屏蔽板和内屏蔽板；

16、所述屏蔽箱体上还设置有线缆保护管道，用于使线缆与外部电磁环境相隔离。

17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

18、本发明中的传像探测器包括装配盒、闪烁体、光纤面板以及cmos传感器，闪烁体、光纤面板以及cmos传感器均安装于所述装配盒上，闪烁体通过光纤面板与cmos传感器连接，电子束经过磁铁组件后只能够入射到闪烁体上，产生的闪烁光通过光纤面板传输至cmos传感器；本发明在满足电子信号的转化和传输的同时，能够防止电子直接入射到cmos传感器上，从而实现对cmos传感器芯片的保护，避免或减少了cmos传感器性能变差。

19、本发明中其它技术方案相对于现有技术还取得了以下技术效果：

20、本发明中楔形磁铁的独特结构设计可以满足低能电子小的偏转，高能电子大的偏转，从而使得更大能量范围的电子偏转到上面的传像探测器上，提高单面探测结构的能谱诊断动态范围；而且，楔形磁铁中设置的带电粒子屏蔽板，能够屏蔽激光加速产生的带电粒子进入磁铁组件后直接打在轭铁组件上产生x射线的干扰。

21、本发明中装配屏蔽盒能够实现对实验打靶产生的各类次级辐射和电磁脉冲干扰的屏蔽，提升信号记录的信噪比。

技术特征：

1.一种在线电子磁谱仪，其特征在于：包括装配屏蔽盒以及安装于所述装配屏蔽盒内的磁铁组件和传像探测器；其中，所述磁铁组件用于实现电子束限束和偏转，从而实现不同能量电子空间上的分离；所述传像探测器包括装配盒、闪烁体、光纤面板以及cmos传感器，所述闪烁体、所述光纤面板以及所述cmos传感器均安装于所述装配盒上，所述闪烁体通过所述光纤面板与所述cmos传感器连接，所述电子束经过所述磁铁组件后能够入射到所述闪烁体上，并产生闪烁光，所述闪烁光能够通过所述光纤面板传输至所述cmos传感器。

2.根据权利要求1所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述闪烁体为长条型的闪烁体薄片，所述光纤面板为直角梯形板，所述光纤面板的长度与所述闪烁体薄片的长度相同，斜面紧贴于所述闪烁体薄片的后表面，与斜面相对的一直角面紧贴于所述cmos传感器的前表面，所述cmos传感器为长条型结构，且长度与所述闪烁体薄片的长度相同；

3.根据权利要求1或2所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述装配盒上还设置有线缆口，所述线缆口用于供数据线以及电源线穿过，所述数据线以及所述电源线均与所述cmos传感器连接。

4.根据权利要求1所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述磁铁组件包括楔形磁铁以及轭铁组件；其中，所述楔形磁铁平行设置有两块，且两块所述楔形磁铁之间留有间隙，所述楔形磁铁的磁场方向垂直于两块所述楔形磁铁相对设置的磁铁面；所述轭铁组件包围所述楔形磁铁设置，且所述轭铁组件的前端开设有前通孔，后端开设有后通孔，所述前通孔与所述后通孔同轴设置，所述前通孔用于通入电子束，并限制所述电子束的宽度，且所述电子束能够进入两块所述楔形磁铁的间隙内，并入射至所述闪烁体上。

5.根据权利要求4所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：任意一所述楔形磁铁均包括前直角边、后直角边、上直角边、下直角边以及斜边，所述后直角边的两端分别与所述上直角边的后端以及所述下直角边的后端垂直连接，所述前直角边的一端与所述下直角边的前端垂直连接，所述前直角边的另一端通过所述斜边与所述上直角边的前端连接；其中，所述上直角边的长度小于所述下直角边的长度，所述前直角边的长度小于所述后直角边的长度，所述斜边靠近所述前通孔设置。

6.根据权利要求5所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述轭铁组件包括前轭铁、后轭铁、底轭铁和侧轭铁，所述侧轭铁设置有两块，两块所述侧轭铁的前端分别与所述前轭铁的两侧连接，后端分别与所述后轭铁的两侧连接，所述底轭铁连接于所述前轭铁、所述后轭铁以及两块所述侧轭铁的底部之间；其中，两块所述侧轭铁的内壁分别与两块所述楔形磁铁的侧面贴合，所述前轭铁与所述楔形磁铁的前直角边平行且具有间距，所述后轭铁与所述楔形磁铁的后直角边平行且具有间距，所述底轭铁与所述楔形磁铁的下直角边平行且具有间距；

7.根据权利要求6所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述楔形磁铁的前直角边与所述前轭铁之间、所述楔形磁铁的后直角边与所述后轭铁之间，以及所述楔形磁铁的下直角边与所述底轭铁之间均设置有带电粒子屏蔽板；其中，所述楔形磁铁与所述前轭铁之间的所述带电粒子屏蔽板上开设有与所述前通孔相对应的前屏蔽板通孔，所述楔形磁铁与所述后轭铁之间的所述带电粒子屏蔽板上开设有与所述后通孔相对应的后屏蔽板通孔。

8.根据权利要求7所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述带电粒子屏蔽板为聚四氟乙烯板。

9.根据权利要求4-8任意一项所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述装配屏蔽盒包括屏蔽箱体和瞄准激光笔，所述屏蔽箱体的前端和后端分别设置有箱体前通孔和箱体后通孔，所述箱体前通孔与所述轭铁组件上的所述前通孔同轴设置，所述箱体后通孔与所述轭铁组件上的所述后通孔同轴设置；所述瞄准激光笔靠近所述箱体后通孔设置，且所述瞄准激光笔发射的激光能够由后向前依次穿过所述箱体后通孔、所述轭铁组件的后通孔、所述轭铁组件的前通孔以及所述箱体前通孔，最后入射到靶面，从而实现瞄准。

10.根据权利要求9所述的在线电子磁谱仪，其特征在于：所述屏蔽箱体为长方体箱体，所述箱体前通孔和所述箱体后通孔分别开设于所述屏蔽箱体的前面板和后面板上；

技术总结
本发明公开了一种在线电子磁谱仪，涉及等离子体物理和核探测技术领域，包括装配屏蔽盒以及安装于所述装配屏蔽盒内的磁铁组件和传像探测器；其中，所述磁铁组件用于实现电子束限束和偏转，从而实现不同能量电子空间上的分离；所述传像探测器包括装配盒、闪烁体、光纤面板以及CMOS传感器，所述闪烁体、所述光纤面板以及所述CMOS传感器均安装于所述装配盒上，所述闪烁体通过所述光纤面板与所述CMOS传感器连接，所述电子束经过所述磁铁组件后能够入射到所述闪烁体上，并产生闪烁光，所述闪烁光能够通过所述光纤面板传输至所述CMOS传感器。本发明能够实现对CMOS传感器芯片的有效保护，避免CMOS传感器性能变差。

技术研发人员：滕建,周维民,吴玉迟,邓志刚,袁宗强,单连强,贺书凯,卢峰,杨雷
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院激光聚变研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16