第22卷第12期2010年12月
H I G H P O W ER L A S E R A N D PA R T I C L E B E A M S
V ol-22。N o．12
D ee．，2010
文章编号：1001—4322(20l O)12-2819-05
科尔曼
洪华美的积分束流仪标定’
董克攻1’2，朱斌2，吴玉迟2，苏春晓2，于瑞珍2，谷渝秋2，王晓方1
(1．中国科学技术大学近代物理系。中国科学院基础等离子体物理重点实验室．合肥230026；
2．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，高温高密度等离子体物理国防科技重点实验室，四川绵阳621900)
摘要：利用数字信号发生器及示波器对积分束流仪(I C T)的输入输出特性进行了标定，给出了不同脉冲宽度及幅度的输入信号与I C T输出结果的电荷量比值关系、输入脉冲对I C T的输出脉冲宽度的影响以及 I C T对连续脉冲信号的输出响应等。标定结果显示：I C T的输入输出满足很好的线性关系；当输人连续脉冲的
间隔小于一定程度时，IC T将会视为一个信号输出；I C T的输出脉冲形状及脉冲宽度与输入信号的形状及幅度
无关。
关键词：积分束流仪；标定；电荷测量；激光尾波场广州体育学院学报
中图分类号：T N247文献标志码：A do i：10．3788／H PI，PB20102212．2819
积分束流仪(I C T)是常规加速器中用来测量电荷量的通用器件，具有体积小、使用简单及数据处理方便等优点[1]。近年来，随着激光强度的不断提高，利用超短超强激光脉冲产生等离子体波加速电子心3得到了迅速发展。I C T也从常规加速器中的电荷量测量延伸到激光等离子体波产生的电子束电荷量测量[3-5]。I C T的工作原理是电磁感应原理，其核心部件由两个磁芯构成，放在带间隙的未封闭铜环
内，且磁芯2上绕有线圈，36个100pF的贴片电容沿铜环等间距分布在间隙上。从加速器中产生的粒子束流通过I C T时产生感应电流，该感应电流的电荷量由磁芯1存储，存储的电荷通过磁芯2的线圈对外放电。由磁芯2引出的放电波形再通过匹配的输出回路(一般为示波器)输出一个脉冲宽度固定、积分电荷量与输入束流电荷量成一定比例的电压脉冲信号‘6|。
在激光尾波场加速中，电子束电荷量一般由电子能谱给出。但这需要对整个电子能谱测量系统进行绝对标定，否则结果是不可靠的，而对这样的一个测量系统进行有效标定是相当困难和复杂的。在电子能谱测量系统没有标定的情况下，利用I C T测量电子束的总电荷量是一种比较简单有效的途径。对于激光尾波场产生的准单能电子束来说，其总电荷量在数十pC至nC量级，利用I CT给出其总电量也是很有意义的L7]，而且其测量结果与能谱测量给出的电荷量相近[8。9]。由于激光尾波场加速实验工作在非线性区，而且涉及的激光等离子体参数较多，这导致加速过程具有较大的不稳定性。在较差情况下，有可能产生能谱很宽的连续谱，甚至离子信号也有可能被IC T接收。不像常规加速器实验中I C T只输出一个脉冲信号，在激光尾波场加速实验中I C T 有可能输出多个脉冲信号，给实验数据的分析带来不便。因此如何从I C T中准确给出尾波场加速产生的电子束电荷量就需要对IC T的输入输出特性及应用方法进行比较详细地研究。本文利用数字信号发生器以及数字示波器对I CT的输入输出特性进行了标定研究。
l标定方法
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图1是标定实验布局图，由数字信号发生器(Tekt r oni x D T G5274)产生的方波脉冲信号穿过I C T，该输入信号及经过IC T响应后的输出信号均通过示波器(T ekt r oni x T D S694C)显示。为了避免短脉冲信号的反射对I C T响应造成影响，剥离信号线穿过I C T的那段屏蔽层，只让芯部穿过I C T，而信号的回路则通过金属壳从I C T夕F部通过，这样可以消除输入信号产生的反射信号对I C T响应的影响。标定实验发现，相对于信号发生
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t收稿日期：2010-02一O l；修订日期：2010—06—29
基金项目：国家自然科学基金重点项目(10535030)；国家自然科学基金项目(10876039)；国家自然科学基金青年科学基金项目(10905051)作者简介：董克攻(1983一)，男．博上研究生，主要从事激光尾波场电子加速研究；kgdong@m ai l．ust c．edu．cn。
通信作者：谷渝秋(1968一)，男，研究员，主要从事琶秒激光与物质相互作用研究；yq gu@caep．ac．c n。
王晓(1968一)，男，教授，主要从事激光与物质相互作用研究；w angl@m ai l．ust c．ed u．cn。
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