[發明專利]一種四通道空間定域X射線輻射流診斷裝置

在審

• 申請號: 201711169737.6
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107728191A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 謝旭飛;劉慎業;任寬;杜華冰;侯立飛;李志超;李三偉;陳進文;蔣曉華;郭亮;楊冬
• 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: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 沈強

技術領域

本發明涉及的是X射線探測領域，尤其是一種四通道空間定域X射線輻射流診斷裝置。

背景技術

在現有X射線輻射流測量技術中，空間分辨輻射流測量系統具有定量測量、時間分辨、空間定域等優點，在間接驅動慣性約束聚變X射線輻射流診斷中具有重要作用?；诰茚樋缀蚗RD探測器的空間分辨輻射流探測設備，可為黑腔能量學研究提供高時間精度和空間精度的細致數據，名稱為《黑腔內部指定區域輻射流直接測量》（Direct measurement of x-ray flux for a pre-specified highly-resolved region in hohlraum，Kuan Ren, Shenye Liu, Lifei Hou et al. Optics Express，2015，23(19)，240938.）的文章對其基本原理進行了詳細說明。

現有技術中的空間分辨輻射流測量系統為單通道系統，每次實驗僅能測量黑腔內部一個區域，無法同時獲得多個不同區域的X射線輻射流時間演化信號；因系統采用開孔透鏡輔助系統瞄準，但由于開孔透鏡可見光光軸與X射線光軸不同軸，導致系統瞄準調節十分復雜；在對系統瞄準位置進行調節時，僅能調節限孔，但因后端XRD探測器靈敏面尺寸較小，調節限孔的裕量非常有限，極大影響了系統瞄準范圍；此外，系統使用時開孔成像板記錄限孔周圍區域X射線圖像，每發次實驗后需將成像板取出用于掃描，導致系統軸線存在嚴重晃動，瞄準穩定性較差。

發明內容

為了克服已有技術中系統瞄準困難、瞄準穩定性差、視場調節范圍小、每次實驗僅能獲得一個區域X射線輻射流信號的不足，本發明提供一種四通道空間定域X射線輻射流診斷裝置。本發明能夠用于實現黑腔內部四個區域輻射流時間演化信號的同時測量，系統瞄準穩定可靠，視場調節范圍廣，具有廣泛的工程應用前景。

本方案是通過如下技術措施來實現的：

一種四通道空間定域X射線輻射流診斷裝置，包括有X射線輻射源、四通道針孔透鏡組件、瞄準節、軸向二維調節系統、千分表、單通道二維調節機構、可見光CCD、平面反射鏡、開孔熒光板、XRD探測器、衰減器、示波器、采集計算機；XRD探測器、衰減器、示波器、采集計算機依次電連接；X射線輻射源發出的X射線依次經過四通道針孔透鏡組件、瞄準節、軸向二維調節系統、千分表、單通道二維調節機構和開孔熒光板射入到XRD探測器；開孔熒光板上反射的可見光經過平面反射鏡反射至可見光CDD；XRD探測器產生的脈沖電流信號經過信號衰減器衰減至示波器的量程范圍內，并由采集計算機采集。

作為本方案的優選：四通道針孔透鏡組件包含四個針孔透鏡，每個針孔透鏡的中心均能夠與開孔熒光板、XRD探測器的中心依次設置在同一條光路上。

作為本方案的優選：平面反射鏡與相應通道光路的夾角為40度-60度。

作為本方案的優選：軸向二維調節系統能夠對X射線的光軸進行二維調節。

作為本方案的優選：千分表對X射線光軸晃動進行檢測。

作為本方案的優選：X射線輻射源為受高功率激光輻照產生X射線的黑腔。

作為本方案的優選：四個針孔透鏡的瞄準位置可獨立調節。

作為本方案的優選：XRD探測器為平響應XRD探測器。

本方案的其基本原理是：黑腔的腔壁受高功率激光輻照后將產生X射線，不同區域激光功率密度不同，因此X射線輻射流強度和能譜均不相同。本裝置采用四個通道測量黑腔內部不同區域的X射線輻射流，四個通道獨立調節，不同通道可瞄準同一區域，也可瞄準不同區域，可同時獲得四個確定區域內X射線輻射流時間演化信號，以實現對黑腔內部光斑區、再發射區、填充等離子體區的輻射流的同時測量。每個通道內采用針孔和開孔熒光板上的限孔確定該通道的瞄準區域，區域尺度約為200 um。采用瞄準節記錄黑腔的位置，可有效對系統軸線進行調節。采用精度為1 um的千分表監測系統軸線的晃動，可在系統軸線發生變化時進行快速精確復位，避免系統軸線的變化對不同通道瞄準區域的影響。不同通道內采用開孔熒光屏將X射線轉換為可見光，并用平面反射鏡將可見光反射至CCD內，以測量開孔熒光屏上限孔周圍的X射線圖像，用于確定該通道的瞄準位置。