[發明專利]內爆芯部自發射診斷用多光譜顯微成像系統

無效

• 申請號: 201310557914.3
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103558238A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 丁永坤;曹柱榮;鄧博;董建軍;黎宇坤
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本發明涉及激光聚變研究領域、X光顯微成像領域和X光光學領域，尤其涉及一種內爆芯部自發射診斷用多光譜顯微成像系統。

背景技術

在慣性約束聚變(ICF)研究中，內爆壓縮的最終階段形成的熱斑區域的狀態對判斷燃料壓縮狀態至關重要，是聚變燃料點火判定的依據。對內爆壓縮芯部狀態的診斷一直是ICF研究的核心任務。芯部的狀態主要由溫度和密度表征。在對密度和溫度的測量中，目前常用的方法為特征譜線測量法，通常在芯部摻雜少量的中高Z元素，以增強芯部的發射強度，通過測量芯部發射譜線的強度比來推斷芯部的溫度，利用譜線的形狀來推斷芯部的密度。但是內爆壓縮芯部的溫度具有一定的空間分布，在中心溫度高，芯部邊緣溫度低，密度則相反。而特征譜線測量給出的是空間平均的溫度和密度，沒有溫度和密度的梯度信息，這對于實驗結果的深入分析以及校核理論模擬程序非常不利。

為了獲得溫度和密度的梯度信息，需要使用具有空間分辨的多能點診斷系統進行測量。目前，能夠實現空間分辨的多能點診斷系統包括針孔陣列成像系統和多通道X射線顯微鏡系統。其中，針孔陣列成像系統利用小孔成像原理，各個針孔使用不同的濾片組合，實現不同能段的二維成像，具有簡易方便的優點，但其收光效率與空間分辨相互制約，同時靶碎片會對針孔板造成破壞，因此實際應用有限；而多通道X射線顯微鏡系統，使用多組X射線顯微鏡，每一組X射線顯微鏡鏡面反射能點不同，同時配不同的濾片，從而實現不同能段的二維成像，但是這種多通道X射線顯微鏡系統研制難度大，調試和使用的技術要求很高，同時各個通道間的視角因子差別無法避免，因而實際使用中受到很大的限制。

發明內容

本發明的目的，就是為了克服現有技術門控分幅技術在空間分辨方面的缺點，提供一種內爆芯部自發射診斷用多光譜顯微成像系統。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種內爆芯部自發射診斷用多光譜顯微成像系統，用于X射線源的多能段二維圖像測量，包括順序設置的前置濾片、KB顯微鏡、多層膠片和CCD；所述KB顯微鏡使用兩組雙周期多層膜疊加作為X射線反射材料；所述多層膠片為多層單面涂層的X射線膠片的疊加。

所述前置濾片具有低能截止特性，并且能夠保護KB顯微鏡不受到X射線源產生的等離子體的損壞。

所述的前置濾片的材料選自C、Be或聚對二甲苯。

所述兩組雙周期多層膜中，一組為高能反射雙周期多層膜，鍍制于KB顯微鏡的鏡面基底上，另一組為低能反射高能透射雙周期多層膜，鍍制于高能反射雙周期多層膜上。

所述的雙周期多層膜的材料選自W/C、W/B₄C、Cr/C、V/B₄C或W/Si。

所述的高能反射雙周期多層膜的材料為W/C，所述的低能反射高能透射雙周期多層膜的材料為Cr/C。

所述多層膠片的層數為2～4層。

所述多層膠片的層數為兩層。

所述CCD采用型號為SI1000的CCD，像素陣列為4k×4k。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明使用一組KB顯微鏡作為成像器件，系統結構簡單，易于裝調，并能夠獲得空間分辨優于3μm的高質量信號圖像。

2、本發明使用兩組雙周期多層膜作為X射線反射材料，配合多層膠片及X光CCD系統，能夠在單一光路中實現多能段的二維圖像測量，避免了多通道測量帶來的視角因子差別問題。

3、本發明使用多層膠片，可以根據不同的實驗需求調整膠片的參數和性能，使用方便。

附圖說明

圖1為本發明內爆芯部自發射診斷用多光譜顯微成像系統的光路結構示意圖。

圖2為發明中兩組雙周期多層膜的剖面結構示意圖。

圖3為本發明中前置濾片的透過率、KB顯微鏡的反射率和多層膠片中使用的單面涂層X射線膠片的透過率曲線。

圖4為本發明中成像系統獲得的X射線源多能段空間分布圖像。

圖中，1為X射線源，2為前置濾片，3為KB顯微鏡，4為多層膠片，5為CCD。

具體實施方式

參見圖1，配合參見圖2、圖3、圖4，本發明的內爆芯部自發射診斷用多光譜顯微成像系統，其工作能段為1keV-8keV。該成像系統應用于輻射驅動內爆自發射的X射線測量，其光路示意圖如圖1所示，包括：X射線源1、前置濾片2、KB顯微鏡3、多層膠片4和CCD5。由X射線源1產生的X射線經過前置濾片2后，經過KB顯微鏡3成像，所成的像穿過多層膠片4并在膠片上成像后，入射到CCD5上并成像。