167331. lajstromszámú szabadalom • Elrendezés nagy intenzítású ultrarövid időtartamú elektron- vagy röntgenimpulzusok előállítására
3 167331 4 Ezekhez a feltételekhez ragaszkodni csak extrém esetben kell, mert a jól használható 10—20 A/cm2 fotóáram egyszerű elrendezéssel is elérhető. A röntgencsőben elektronforrásként ugyancsak az ultrarövid fényimpulzusokat adó mode-locking üzemmódban működő, lézerek fénye által kiváltott fotóelektronokat használunk. A mode-locking lézerekkel jelenleg előállított legrövidebb fényimpulzus 3xl0~13 sec, de ez az időtartam még kb. 1 nagyságrenddel csökkenthető. Mivel a fotóeffektus azonnali folyamat, a felületi fotóeffektus során (ezt a geometria biztosítja) kijövő elektronok a fényimpulzus idejét követik. Ezek az időtartamok természetesen a gyorsítás alatt a targetig nem tarthatók, a kezdeti energiaeloszlás, valamint az elkerülhetetlen kapacitások miatt. A reális impulzus-időtartam kb. 10"u sec, ami 3 nagyságrendű javulást jelent az eddigi leggyorsabb elektron-ill. röntgenforrásokhoz képest. A röntgenlézerek szempontjából lényeges gyors impulzusfelfutást a fentiek nem befolyásolják, csak az impulzus végét nyújtják meg, ezért a felfutás nagyon kedvező. Röntgenkatódot is tartalmazó rendszerben a röntgen teljesítménysűrűség nagyobb, mint MW/cm2 . A csúcsérték esetén a röntgenkatód károsodhat, de ez csak az impulzus lezajlása után következik be, mert a fellépő termikus és plazma folyamatok 10~12 sec után alakulnak ki. Extrém nagy felületi intenzitássűrűség eléréséhez célszerű az elektronimpulzus szétfolyását nem befolyásoló, fókuszáló rendszert használni. Ez hasznos: 1. a röntgenlézer szempontjából, mert a „kész" röntgensugárzást már nem, de az elektronokat még lehet fókuszálni. így kontaktusba hozva a röntgen-lézert és röntgen gerjesztő anyagot, jó hatásfokú pumpálást lehet elérni. 2. gyakorlati problémák vizsgálatánál kedvező az így elérhető pontszerű röntgenfonás, 3. egyes mérések szerint— eddig még tisztázat-1'' okokból - nagy gerjesztési sűrűség esetén nő az elektron-röntgen konverziós hatásfok. A röntgenkatódból kilépő sugárzás újbóli elektronkeltése megakadályozható: 1. kis térszögű fotókatóddal, 2. erre a célra kifejlesztett defókuszálóval, 3. a gyorsító feszültség impulzus-szerű rákapcsolásával, ami lézerrel triggerelve már megoldott probléma. A katódok relatív helyzetével a különböző elektron-repülési idők korrigálják a fénysugár véges sebessége miatt fellépő 30 «lO-12 sec/cm emissziós időkésést, valamint haladóhullám gerjesztést hozhatnak létre. A találmány tárgya elrendezés nagy intenzitású ultrarövid időtartamú elektronimpulzusok előállítására. A találmány lényege, hogy mode-locking üzemmódú lézer sugárfonás sugárpályájának irányában nagyvákuumu téren belül a sugáriránnyal nem 90 -szöget bezáró fotókatód van elrendezve. A fotókatódból kilépő elektronsugár irányában, ugyancsak a nagyvákuumu téren belül elektrongyorsító elem van elhelyezve és a fotókatód a 5 nagyfeszültségű tápforrás negatív sarkához, míg az elektron-gyorsító elem ezen tápforrás pozitív sarkához van kapcsolva. A találmány tárgyának egy előnyös kiviteli alakjánál az elrendezés gyorsító eleme a fotókatódból kilépő elektronok irányát 10 koncentrikusan körülfogó hengeres gyorsító anód. A találmány tárgyának egy további előnyös kiviteli alakjánál - mely nagy intenzitású, ultrarövid időtartamú röntgenimpulzusok előállítására alkalmas — az elektrongyorsító eleme a fotókatódlj5 ból kilépő elektronok irányához ferde szög alatt elhelyezett röntgen katód. A találmány tárgyának még egy további előnyös kiviteli alakjánál — mely ugyancsak nagy intenzitású, ultrarövid időtartamú röntgen impulzusok ,0 előállítására alkalmas- az elektrongyorsító elem a fotókatódból kilépő elektronok irányában elhelyezett kis görbületi sugarú röntgen katód. A találmány tárgyának egy előnyös megoldásánál a fotókatód és az elektrongyorsító elem közé ,» sorban elektron energia szelektor és időtartó fókuszáló van beiktatva továbbá, az elrendezésnek lézerfénnyel triggerelt nagyfeszültségű tápegysége van. A találmány tárgyának egy további előnyös 30 megoldásánál fém fotókatódot alkalmazunk. A találmány tárgyának egy másik előnyös megoldásánál félvezető fotókatódot alkalmazunk, mely esetben nem polarizált fény is használható. A találmány tárgyát rajz alapján, példakénti 35 kiviteli alakok kapcsán részletesebben ismertetjük: az 1. ábra gyors elektronforrás vázlata, a 2. ábra gyors röntgenforrás vázlata, a 3. ábra gyors röntgenforrás vázlata kis 40 görbületi sugarú röntgen-katóddal, a 4. ábra nagy intenzitású, ultrarövid időtartamú elektronforrás vázlatát, az 5. ábra nagy intenzitású, ultrarövid időtartamú röntgenfonás vázlatát mutatja. 45 Az 1. ábrán látható gyors elektronforrásnál a mode-locking 2 lézerforrás által előállított és a beesési síkban polarizált lézersugárnyalábot a 6 optikai ablakon át bevezetjük a nagyvákuumu 1 50 gyorsítótérbe, a beesési sugárnyalábhoz képest nem 90° -os szögben elhelyezett 7 fotókatódra. A lézerfény hatására a 7 fotókatódból kilépő elektronsugarat felgyorsítja, a 8 gyorsítóelem, mély úgy van elhelyezve a nagyvákuumu gyorsítótéren j, belül, hogy a fotókatód különböző pontjaiból kilépő elektronoknak a véges fénysebesség miatti időkésését korrigálja. A gyorsító elem előfeszítését a 3 nagyfeszültségű tápegység biztosítja,. melynek negatív kivezetése a 4 nagyfeszültségű átvezetőn ,Q keresztül a fotókatódhoz, pozitív kivezetése az 5 nagyfeszültségű átvezetőn keresztül a gyorsítóelemhez van kötve. A gyorsítóelem az 1 ábrán egy koncentrikus henger. A 2. ábrán bemutatott gyors röntgenforrásnál a 6S lézerfény hatására a 7 fotókatódból kilépő elektronokat most a 10 röntgenkatódra vezetjük, 2
