1、 中文 2590 字 毕 业 设 计 外 文 文 献 译 文 及 原 文 学 生： 学 号： 院 （系）： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 指导教师： 2013 年 6 月 6 日 1 利用修 改后的迈克耳孙干涉仪进行 长度测量的初步结果 林栩凌 张建兵 雒峰 卑华 陆善良 俞铁民 戴志敏 1（ 上 海应用物理研究所 ,中国科学院 ，上海 201800） 2（ 研究生院的中国科学院 ,北京 100049,中国 ） 摘要 :基于飞秒加速器的装置，该装置建造在 上海应用物理研究所 (SINAP),最近一个经修改后的远红外迈克耳孙干涉仪通过光学自相关方法，已经被用来测量电子光束的长度。相
2、比较于之前常规的迈克耳孙干涉仪 ,我们使用一个空心回射器而不是一个平面反射镜的反射镜。本文将为大家介绍实验设置和长度测量的结果。 关键词 ： 飞秒线性加速器 ，长度串 ，干涉仪，空心回射器 1 介绍 最近关于电子脉冲压缩的实验产生高峰值电流和亮度飞秒电子 串。关于短束源自于高质量光束的潜在应用要求这方面一起了广泛兴趣。高质量的核物理加速器 ,自由电子激光器驱动加速器 ,下一代线性对撞机 ,第四代光源都需要短时间 光束 脉冲。同时 ,在进程中对 诊断的短电子串 的研究也 起了重要作用。有几种 已经使用或正在开发的方法去 测量短电子串 的长度 。 这些一般分为两类 :频域方法和时 域方法。 众所周
3、知，在时域测量长度的方法中使用条纹相机 ， 条纹相机已经证实是限于串长度超过 200 fs， 此外 ,条纹相机昂贵并且测量系统复杂 。 相对于时域测量方法，频域测量使用相干过渡辐射 (CTR)从金属箔在测量飞秒脉冲的 短电子 中已经显现出前景 。 本文我们首先 从短电子串方面 给出了 基于一代的高强度相干渡越辐射的 理论和试验研究 ,然后讨论该 方法基于相干渡越辐射测量束 飞秒的长度 ,并从改进 电子实验装置给出了串长度测量 的结果 。 最后 ,我们分析了空气湿 度对串长度测量的影响，并且阐释了对未来研究的计划。 2 理论背景 2.1 相干渡越辐射 源自于相对论性电子串辐射如同 步加速器辐射跃
4、迁辐射等，本质上有较广的范围， 如果辐射的波长短于电子串长度 ， 这个阶段的辐射电子不同于彼此 ， 所以辐射是不连贯的。另一方面 ,如果波长较长的串长度 ， 辐射是连贯的并且辐射强 度的平方成正比每串数字电子。光谱强度发出一束 N粒子： 11( ) ( ) ( 1 ) ( ) | ( ) |t o tI N I N N I f （ 2-1） 2 这里1()I 是靠单电子辐射的强度， ()f 是串形成因素 ， 这是傅里叶变换的规范化的电子密度分布 ()SZ 。对于一个相对横向尺寸小于长度的物体，形状因子就为 ( ) ( ) e x p 2 ( ) f S Z i n z d z （ 2-2） 其
5、中 n是单位向量从群到观测点的中心， z是电子相对于堆中心的位置向量。显然 ,测量的辐射谱将通过傅里叶变换给出形成因素和电子密度分布。 2.2 电子串长度测量 电子串长度往往是通过自相关的 CTR信号与一个迈克耳孙干涉仪进行测量 ， 干涉仪是由一分束器 ， 一个固定的平面反射镜和一个 可移动的平面镜组成。光进入迈克耳孙干涉仪是被光分束器分成两部分， 这两部分在两个不同的方向运行 ， 并被镜子反射回来。经过反 射后的两个辐射脉冲组合成一个戈利检测器来测量光强度。 得到的干涉图是通过测量探测器信号 在两个分路的差异作为路径功能。测量能量的调配辐射脉冲来自于固定镜子， ()fixE TRE t， 从
6、可移动的镜子辐射延迟的时间 /c ，( / )m o v eE R T E t c。这里 ()RR 和 ()TT 是反射和透射系数的分束器。强度测量探测器可以表 示为 （ 2-3） 其中 是光速差， c是光速。 或者 ,可以在频域从动臂通过添加一个额外的相位差 /ice 和角频率 2 f 得到类似的表达式。 因此 ,总能量检测器测定表达为 ： （ 2-4） 方程式（ 3）和（ 4）可以通过傅里叶变换转换成 （ 2-5） 基线定义为 强度 ,其中两个脉冲完全分离 ， 因此 ， 我们有 ： （ 2-6） 通过定义，干涉图可以写作 ： 2 * 2 2( ) | ( ) ( ) |2 | | ( ) ( ) 2 | | 2 | | | ( ) |I T R E t R T E t d tcR T E t E t d t R T R T E t d tc 2/222 / 2( ) | ( ) ( ) |2 | | | ( ) | 2 | | | ( ) |icicI T R E R T E e dR E R T E e d R T E d 1( ) ( )2 itE E t e d t 22222 | | | ( ) |2 | | | ( ) |R T E t d tIR T E t d 时 域频 域
