超快诊断技术中时间聚焦与时间放大技术研究

超快诊断技术（超快电子衍射仪与条纹相机）是惯性约束核聚变、Z-箍缩、同步辐射、光生物学、光化学、X光激光等尖端科学研究领域中的核心技术手段。尤其是超快电子衍射仪，其飞秒量级的时间分辨率和皮米量级的空间分辨率，将使人类"分子电影,原子电影"的梦想成为现实。但受光电子初能量弥散和扫描速度（目前最高可以达到2.8倍的光速）等因素的限制，在当前激光技术已经发展到阿秒的时代，基于变相管的超快诊断技术时间分辨率却一直很难突破100fs，在超快诊断设备中引入时间聚焦技术，进行电子脉冲波前矫正，使快电子变慢，慢电子加速，减小电子束的时间弥散，从而提高超快诊断设备的物理时间分辨率。同时，在电子进入偏转板之前，增加一个时间放大区域以提高扫描速度，可望将扫描速度增大到10倍光速以上，大大降低超快诊断设备的技术时间弥散，这样可以保证超快诊断设备总的时间分辨突破100fs。

通过对空间电荷效应在飞秒条纹管加速区域（阴极和栅极之间）和自由漂移空间对电子脉冲宽度影响的理论研究，在超快诊断设备中引入时间聚焦与时间放大技术，将电子脉冲宽度由未加时间聚焦极的1ps压缩到33.41fs左右，从而实现了物理时间分辨率的大幅度提高；同时设计了电压斜率为7.5kv/ns的低晃动光导开关扫描电路和高偏转灵敏度的行波偏转器，与平板偏转器相比，其偏转灵敏度是平板的2倍以上，从而提高了扫描速度，达到降低超快诊断设备的技术时间弥散，最终提高整个超快诊断设备的时间分辨能力。