[發明專利]一種ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置

有效

• 申請號: 201711426340.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107941827B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 任寬;江少恩;曹柱榮;董建軍;黃天暄;陳伯倫;張繼彥;楊家敏;穆寶忠;劉慎業;蒲煜東;楊志文;鄧克立;李晉;徐濤;丁永坤
• 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: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

1.一種ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的成像裝置包括位于豎直方向并正對靶丸（1）的針孔板（2）、位于豎直方向且反射面相對的球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）、位于水平方向且反射面向下的復合球面物鏡Ⅴ（5）和X射線分幅相機（6）；

所述的針孔板（2）和復合球面物鏡Ⅴ（5）的中心位于球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）的豎直對稱面Ⅰ上，針孔板（2）位于球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）的與豎直對稱面Ⅰ呈90°的豎直對稱面Ⅱ上，X射線分幅相機（6）的豎直對稱面與球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）的豎直對稱面Ⅰ重合；

所述的反射面Ⅲ（9）和反射面Ⅳ（10）上分別涂覆有窄能帶X光多層膜；

所述的成像裝置的工作過程如下：

靶丸（1）為間接或直接驅動慣性約束聚變ICF靶丸，在靶丸（1）內爆壓縮前期大尺度階段，靶丸（1）發射的X射線沿光路Ⅰ和光路Ⅱ分別穿過針孔板（2）上的兩個針孔，在X射線分幅相機（6）的Au微帶上成像為兩個多能像（7），兩個多能像（7）經X射線分幅相機（6）的選通電壓脈沖選通后被依次記錄；在靶丸（1）內爆壓縮后期小尺度階段即熱斑階段，靶丸（1）發射的X射線沿光路Ⅲ和光路Ⅳ分別入射到球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4），反射至復合球面物鏡Ⅴ（5）的反射面Ⅲ（9）和反射面Ⅳ（10）后截取能量帶E_Ⅲ和E_Ⅳ X射線，在X射線分幅相機（6）的Au微帶上成像為兩個單能像（8），兩個單能像（8）經X射線分幅相機（6）的選通電壓脈沖選通后被依次記錄，球面物鏡Ⅲ（3）以及球面物鏡Ⅳ（4）的反射面分別和復合球面物鏡Ⅴ（5）的反射面Ⅲ（9）與反射面Ⅳ（10）構成兩個Kirkpatrick-Baze 鏡通道即兩個KB鏡通道。

2.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的靶丸（1）和針孔板（2）上的兩個針孔中心的連線之間的夾角θ₁，即兩個針孔通道相對靶丸（1）的夾角θ₁，在靶丸（1）內爆壓縮前期大尺度階段，夾角θ₁所引入的兩個針孔通道之間最大視場幾何差別小于兩個針孔通道的空間分辨的二分之一；靶丸（1）和球面物鏡Ⅲ（3）的中心的連線，與靶丸（1）和球面物鏡Ⅳ（4）的中心的連線之間的夾角θ₂，即兩個KB鏡通道相對靶丸（1）的夾角θ₂，在靶丸（1）內爆壓縮后期小尺度階段即熱斑階段，夾角θ₂所引入的兩個KB鏡通道之間最大視場幾何差別小于兩個KB鏡通道的空間分辨的二分之一。

3.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的針孔板（2）上的針孔直徑為大于等于10μm并且小于等于20μm，針孔板（2）的厚度為大于等于10μm并且小于等于20μm，材料為鉭或鎢。

4.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的針孔板（2）與反射面相對的球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）所確定的立體空間無干涉，針孔板（2）的針孔與球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）的下邊界的距離小于等于100μm。

5.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的球面物鏡Ⅲ（3）和球面物鏡Ⅳ（4）的反射面上涂覆有單層金屬膜。

6.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的反射面Ⅲ（9）上的窄能帶X光多層膜為依據Bragg衍射原理獲得能量帶E_Ⅲ的X光多層膜，反射面Ⅳ（10）上的窄能帶X光多層膜為依據Bragg衍射原理獲得能量帶E_Ⅳ的X光多層膜。

7.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的能量帶E_Ⅲ和能量帶E_Ⅳ的寬度小于等于0.5keV，能量帶E_Ⅲ和能量帶E_Ⅳ之間的間隔大于0.5keV。

8.根據權利要求1所述的ICF靶丸內爆壓縮過程分階段高精度成像裝置，其特征在于：所述的X射線分幅相機（6）為提供空間二維、總時間寬度若干納秒的多幅的X光圖像的X射線分幅相機。