[發(fā)明專(zhuān)利]X射線自由電子激光單脈沖耐損傷波前探測(cè)及矯正系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010429379.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111561997B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佟亞軍;江懷東;范家東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01J1/42
• 分類(lèi)號(hào): G01J1/42;G01J1/44
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種X射線自由電子激光單脈沖耐損傷波前探測(cè)及矯正系統(tǒng)，其特征在于，包括水平方向X射線聚焦反射鏡及控制系統(tǒng)、垂直方向X射線聚焦反射鏡及控制系統(tǒng)、二維光柵及調(diào)節(jié)系統(tǒng)、閃爍體及調(diào)節(jié)系統(tǒng)、圖樣探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理與波前分析系統(tǒng)，其中：

水平方向X射線聚焦反射鏡及控制系統(tǒng)包括水平方向X射線聚焦反射鏡、三維姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一、冷卻機(jī)構(gòu)一、多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)一及控制器一；

水平方向X射線聚焦反射鏡的X射線光學(xué)反射面一在法線、入射光軸與反射光軸構(gòu)成的平面在水平面上，X射線光學(xué)反射面一所在面沿水平方向X射線聚焦反射鏡寬度方向中心鍍一定寬度的X射線高反射率耐損傷鍍層，X射線高反射率耐損傷鍍層上側(cè)鍍可見(jiàn)光、紅外高吸收鍍層；

水平方向X射線聚焦反射鏡上表面開(kāi)槽，與冷卻機(jī)構(gòu)一通過(guò)液態(tài)金屬實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)；

三維姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一上支撐水平方向X射線聚焦反射鏡，用于在三個(gè)維度上調(diào)節(jié)水平方向X射線聚焦反射鏡的姿態(tài)，以滿(mǎn)足聚焦條件；

多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)一包括一系列工作在大氣條件下的相同的光波加熱系統(tǒng)，包括科勒照明光學(xué)系統(tǒng)一和功率連續(xù)可調(diào)的熱光源一，科勒照明光學(xué)系統(tǒng)一采用紅外透過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，并采用矩形光闌調(diào)節(jié)光斑尺寸；通過(guò)控制器一調(diào)節(jié)功率連續(xù)可調(diào)的熱光源一的電壓控制輸出功率；功率連續(xù)可調(diào)的熱光源一經(jīng)科勒照明光學(xué)系統(tǒng)一形成矩形照明投射到水平方向X射線聚焦反射鏡的可見(jiàn)光、紅外高吸收鍍層上；

多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)一與水平方向X射線聚焦反射鏡中間設(shè)置紅外及可見(jiàn)光透過(guò)窗口一；

控制器一用于控制三維姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一和多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)一；

垂直方向X射線聚焦反射鏡及控制系統(tǒng)包括垂直方向X射線聚焦反射鏡、三維姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二、冷卻機(jī)構(gòu)二、多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)二及控制器二；

垂直方向X射線聚焦反射鏡的X射線光學(xué)反射面二在法線、入射光軸與反射光軸構(gòu)成的平面在垂直面上；X射線光學(xué)反射面二所在面沿寬度方向分為四個(gè)區(qū)域，中心區(qū)域鍍一定寬度的X射線高反射率耐損傷鍍層，一側(cè)鍍可見(jiàn)光、紅外高吸收鍍層，再外側(cè)開(kāi)槽，與冷卻機(jī)構(gòu)二通過(guò)液態(tài)金屬實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)；

三維姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二上支撐垂直方向X射線聚焦反射鏡，用于在三個(gè)維度上調(diào)節(jié)垂直方向X射線聚焦反射鏡的姿態(tài)，以滿(mǎn)足聚焦條件；

多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)二包括一系列工作在大氣條件下的相同的光波加熱系統(tǒng)，包括科勒照明光學(xué)系統(tǒng)二和功率連續(xù)可調(diào)的熱光源二，所述科勒照明光學(xué)系統(tǒng)二采用紅外透過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，采用矩形光闌調(diào)節(jié)光斑尺寸；功率連續(xù)可調(diào)的熱光源二通過(guò)控制器二調(diào)節(jié)電壓控制輸出功率；

功率連續(xù)可調(diào)的熱光源二經(jīng)科勒照明光學(xué)系統(tǒng)二形成矩形照明投射到垂直方向X射線聚焦反射鏡的可見(jiàn)光、紅外高吸收鍍層上；

多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)二與垂直方向X射線聚焦反射鏡中間設(shè)置紅外及可見(jiàn)光透過(guò)窗口二；

控制器二用于控制三維姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二和多點(diǎn)鏡面光波加熱系統(tǒng)二；

所述二維光柵及調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括二維光柵和光柵切換系統(tǒng)；

二維光柵在軟X射線波段使用吸收光柵，吸收光柵根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)置周期p和周期與槽寬d之比R；二維光柵在硬X射線波段使用相位光柵；

二維光柵為在一個(gè)基底上做一個(gè)或多個(gè)二維光柵，在軟X射線波段多個(gè)二維光柵為p或R不同的二維光柵；在硬X射線波段多個(gè)二維光柵為針對(duì)不同能量設(shè)計(jì)不同厚度，形成不同能量下的π/2或π相位差；

光柵切換系統(tǒng)用于切換二維光柵；

閃爍體及調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括閃爍體和閃爍體切換系統(tǒng)；

閃爍體設(shè)置為多個(gè)并排放置，包括雅格晶體和硼摻雜金剛石；

閃爍切換系統(tǒng)用于切換并排放置的閃爍體；

圖樣探測(cè)系統(tǒng)包括全反射物鏡、帶孔反射鏡、輻射吸收塊、真空隔離窗、投影鏡組、面陣探測(cè)器；

全反射物鏡用于對(duì)閃爍體產(chǎn)生的可見(jiàn)光進(jìn)行成像，包括凸球面鏡和凹球面鏡，凸球面鏡中心開(kāi)孔用于在軟X射線波段閃爍體被損傷時(shí)，使軟X射線自由電子激光透過(guò)；凸球面鏡中心開(kāi)孔用于在硬X射線波段時(shí)，使硬X射線自由電子激光透過(guò)；凹球面鏡中心開(kāi)孔；

帶孔反射鏡將閃爍體產(chǎn)生的可見(jiàn)光進(jìn)行反射，在軟X射線波段閃爍體損傷時(shí)，使軟X射線自由電子激光從中心孔透過(guò)；在硬X射線波段，使硬X射線自由電子激光從中心孔透過(guò)；

輻射吸收塊具有水冷結(jié)構(gòu)，能夠耐輻射損傷；

全反射物鏡工作在真空中，此時(shí)真空隔離窗用于隔離真空與空氣；

投影鏡組用于將閃爍體上的圖樣經(jīng)全反射物鏡后投影到面陣探測(cè)器上；

面陣探測(cè)器為高靈敏度CCD探測(cè)器；

數(shù)據(jù)處理與波前分析系統(tǒng)包括圖樣采集模塊、波前重構(gòu)模塊、波前分析模塊和反饋模塊；

圖樣采集模塊負(fù)責(zé)采集并存儲(chǔ)面陣探測(cè)器圖像；

波前重構(gòu)模塊負(fù)責(zé)將面陣探測(cè)器圖像重構(gòu)為波前數(shù)據(jù)；

波前分析模塊負(fù)責(zé)從波前數(shù)據(jù)分析焦點(diǎn)位置光斑信息，負(fù)責(zé)分析水平方向X射線聚焦反射鏡和垂直方向X射線聚焦反射鏡位置的波前信息；負(fù)責(zé)分析與水平方向X射線聚焦反射鏡和垂直方向X射線聚焦反射鏡的光波加熱系統(tǒng)對(duì)應(yīng)關(guān)系；

反饋模塊負(fù)責(zé)將對(duì)應(yīng)關(guān)系反饋給水平方向X射線聚焦反射鏡及控制系統(tǒng)的控制器一和垂直方向X射線聚焦反射鏡及控制系統(tǒng)的控制器二。