[發明專利]高時間分辨、高靈敏度、多譜段響應的X射線測試系統

有效

• 申請號: 202010280601.8
• 申請日: 2020-04-10
• 公開（公告）號: CN111562608B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 高貴龍;何凱;閆欣;汪韜;尹飛;田進壽;辛麗偉;賈祥志;吳永程;張杰;劉沖;李少輝;劉毅恒
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明公開了一種高時間分辨、高靈敏度、多譜段響應的X射線測試系統，該系統具有時間分辨率高、可測譜段多、電磁兼容強、信噪比高以及全光纖高帶寬的遠程傳輸優勢。其具體結構包括光強調制組件、可調諧光纖激光器、第一單模光纖、光纖環形器、第二單模光纖、第三單模光纖、光電探測器以及示波器；光強調制組件包括套筒、設置在套筒內的濾波片以及法布里?波羅腔干涉型半導體；可調諧光纖激光器出射的連續激光通過第一單模光纖、光纖環形器、第二單模光纖入射至法布里?波羅腔干涉型半導體內；經法布里?波羅腔干涉型半導體進行光強調整后的激光光束傳輸至光電探測器進行光電信號轉換，最終產生的電信號被示波器接收。

技術領域

本發明涉及超快診斷技術領域，具體涉及一種高時間分辨、高靈敏度、多譜段響應的X射線測試系統，用于超短X射線的多通道、多譜段波形探測。

背景技術

目前，基于電真空X射線二極管(XRD)的多通道X射線時間分辨譜儀仍是慣性約束聚變等大型脈沖功率裝置中短脈沖X射線流強的主要探測系統。受制于光電信號收集、電子渡越時間及高帶寬電子學信號傳遞限制，目前XRD的時間分辨只能做到～100ps左右，且在硬X射線能區探測靈敏度較低，另外，XRD在使用時需要配置高壓電源系統，并通過長距離的微波電纜將超快電信號傳送到信號采集系統，信號探測、信號傳輸部分易被內爆產生的電磁輻射場干擾導致信號發生畸變。

慣性約束聚變研究的關鍵內爆物理過程屬于瞬態過程，其持續時間僅為數百個皮秒，產生X射線譜段可到硬X射線范疇，且伴隨強烈的復雜核電磁脈沖干擾，對其進行精密診斷時測試儀器需具備時間分辨皮秒量級，可測譜段覆蓋硬X射線，且抗強核電磁干擾能力。因此現有的基于XRD的X射線時間分辨譜儀，由于存在時間分辨低、響應光譜范圍窄、數據采集系統復雜、以及電磁兼容性低等問題已無法適用。

發明內容

為了解決背景技術中提出的現有基于XRD的X射線時間分辨譜儀，存在時間分辨低、響應光譜范圍窄、數據采集系統復雜以及電磁兼容性低等問題，本發明提供了一種高時間分辨、高靈敏度、多譜段響應的X射線測試系統。

本發明的具體技術方案是：

本發明提供了一種高時間分辨、高靈敏度、多譜段響應的X射線測試系統，包括光強調制組件、可調諧光纖激光器、第一單模光纖、光纖環形器、第二單模光纖、第三單模光纖、光電探測器以及示波器；

光強調制組件包括套筒、沿著待測X射線光傳播方向依次設置在套筒內的濾波片以及法布里-波羅腔干涉型半導體；待測X射線放射源的放射的光束經由濾波片入射至法布里-波羅腔干涉型半導體，使得法布里-波羅腔干涉型半導體產生瞬時折射率變化；

可調諧光纖激光器出射的連續激光通過第一單模光纖、光纖環形器的第一端口、光纖環形器的第二端口、第二單模光纖入射至法布里-波羅腔干涉型半導體內；

經法布里-波羅腔干涉型半導體進行光強調整后的激光光束通過第二單模光纖、光纖環形器的第二端口、光纖環形器的第三端口、第三單模光纖傳輸至光電探測器進行光電信號轉換，最終產生的電信號被示波器接收。

進一步地，上述法布里-波羅腔干涉型半導體選用低溫生長的砷化鎵制作，時間分辨為皮秒量級，其上設有反射率為65％的反射膜。

進一步地，上述可調諧光纖激光器的中心波長1550nm且波長范圍可調；光纖環形器采用1550nm適用的低損耗光纖環形器。

進一步地，上述光電探測器選用InGaP空間探測器，示波器采用40GHz的高速示波器。

為了提高了工作效率，實現了不同X射線譜段同時測試，本發明還提供了一種高時間分辨、高靈敏度、多譜段響應的X射線測試系統的另一種結構形式，其包括光強調制組件、可調諧光纖激光器、第一單模光纖、光纖分束器、N條激光傳輸通道、光纖集束器、光電探測器以及示波器；