[發明專利]等離子體診斷用X射線光學系統的瞄準裝置及瞄準方法

有效

• 申請號: 201210206350.4
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN103514966A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 穆寶忠;伊圣振;王占山
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G21B1/23
• 分類號: G21B1/23;G21K1/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明涉及等離子體診斷用X射線光學系統的裝調領域，尤其是涉及一種等離子體診斷用X射線光學系統的瞄準裝置及瞄準方法。

背景技術

X射線光學系統是慣性約束聚變(ICF)研究中進行精密化等離子體診斷的關鍵設備，主要是指基于X射線掠入射反射式成像原理的KB/KBA和Wolter顯微成像系統，另外還可在能譜診斷中作為聚光元件以提高X射線的收集效率。這類光學系統的像質隨掠入射角的變化非常明顯，有效物方視場僅有幾百微米，因此對物點的瞄準定位精度要求達到幾十微米，才能實現高空間分辨的成像指標。

目前，等離子體診斷領域X射線光學系統的瞄準定位方式有：

(1)多通道中心定位

多通道X射線系統存在中心對稱軸，物點位于該對稱軸中心。因此在系統對面靶口位置進行觀測可以基本確定中心軸，而物距方向的位置則可以通過符合物距長度的支架進行標定。該方法目前主要在美國NOVA和OMEGA等強激光裝置上使用。

該方法可以在實驗室內完成多通道KB顯微鏡的粗調，但是精調需要強激光裝置上進行若干次的在線調試實驗，另外，配合條紋相機的單通道X射線光學系統為非對稱掠入射結構，無法采用這種瞄準方法。

(2)可見光輔助瞄準

可見光輔助瞄準方法按照傳統可見光裝調方式對X射線光學系統物鏡元件和物像點進行定位，或者進行可見光波段的直接成像以確定物鏡元件和物像點的位置關系。這種瞄準方法主要有以下三個缺點：1、X射線光學系統的數值孔徑在10^-3-10^-4量級，此時可見光衍射效應的極限分辨率達到幾百微米，因而限制了瞄準精度；2、根據物鏡元件參數的名義值確定的物像點，與實際的最佳物像點存在偏差，并且非共軸光學系統物鏡元件和物像點之間的位置關系本身就難以精確標定，3、需要一套獨立于X射線光學系統的可見光成像設備，結構復雜，同時引入了額外的誤差，因此瞄準精度和可靠性較差。

(3)雙路激光瞄準

雙路激光瞄準方法首先通過實驗室內X射線成像實驗尋找到系統的物點，然后利用兩束激光的空間交匯來對該物點予以標定。受靶室空間限制，兩束激光的夾角不能太大，因此軸向定位誤差大，瞄準誤差跟激光焦斑大小和重疊度判斷有關，整套系統瞄準誤差較大。

申請公布號為CN101793515A和CN102038552A的中國發明專利申請在雙路激光瞄準方式的基礎上，用一組長焦光學鏡頭替代雙路激光瞄準，通過CCD成像元件并經過后期圖像處理后，將靶丸進行精確標定。長焦鏡頭、CCD成像元件以及后期圖像處理過程的引入在理論上可以獲得很高的瞄準精度，但是系統結構復雜，長期可靠性差，制造成本高，不適合在強激光裝置中的大規模使用。未來強激光裝置的綜合物理實驗中，將很難有足夠的空間角放置幾套至幾十套采用該瞄準機構的診斷設備。另外，該方法必須直接觀測到診斷物，因此不適用于某些黑腔靶物理實驗的瞄準。

上述瞄準方式已逐漸不能滿足精密等離子體診斷研究的發展要求，因此迫切需要一種方便、靈活且可靠的用于X射線診斷設備的高精度瞄準裝置及相應瞄準方法。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種等離子體診斷用X射線光學系統的瞄準裝置及瞄準方法。本發明方便、靈活且可靠，借助強激光靶定位裝置本身所用的模擬定位件和市售直線導軌即可離線完成X射線光學系統最佳物點的精確標定。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種等離子體診斷用X射線光學系統的瞄準裝置，該裝置包括模擬定位組件及其調整機構，所述的模擬定位組件包括定位桿、模擬定位件、滑塊、支架、直線導軌及物鏡組，所述的定位桿的一端連接模擬定位件，另一端連接滑塊，所述的支架下側設有直線導軌，上側設有物鏡組，所述的滑塊與直線導軌滑動連接，所述的支架連接調整機構。

所述的調整機構通過調整X射線成像系統的自身姿態，完成X射線成像系統的瞄準與指向操作。另外，根據具體物理實驗要求，調整機構還可直接采用強激光裝置診斷設備插入件(類似美國國家點火裝置的DIM)。

所述的模擬定位件為與待診斷目標尺寸相近的機械元件。

所述的滑塊與直線導軌通過手動或者電動的方式滑動連接。并且可以拆下或收回，從而避免物理實驗過程對模擬定位件的損傷。