[發明專利]一種緊湊型質子能譜測量裝置

在審

• 申請號: 202010871815.2
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111948699A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 閆亞東;劉霞剛;高煒;李奇;王軍寧;何俊華
• 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: 董娜

本發明提供了一種緊湊型質子能譜測量裝置，解決現有采用堆棧探測器對質子能譜探測，效率低且具有接觸污染物風險的問題。該裝置包括沿質子出射方向依次同軸設置的楔形濾片、閃爍體、成像鏡頭及探測器；楔形濾片的薄邊厚度為0.2mm～2mm，厚邊厚度為1.0mm～10mm；成像鏡頭采用物方遠心系統；質子束入射楔形濾片，經楔形濾片能譜過濾后入射閃爍體，激發出可見光子并入射至成像鏡頭，成像鏡頭將可見光子的空間分布圖像成像到探測器的像增強靶面上。楔形濾片不同厚度位置透過的質子能量不同，因而通過楔形濾片可以獲得質子的連續能譜信息，實現質子能譜的高效測量。

技術領域

本發明屬于激光聚變領域，涉及質子探測技術，具體涉及一種應用于核聚變研究的緊湊型質子能譜測量裝置。

背景技術

聚變能源是一種無污染的清潔能源，世界各國都競相對相關技術的研發投入大量的人力和物力。然而實現聚變的條件極為苛刻，燃料需要達到極端高溫、高壓，目前激光慣性約束聚變和磁約束聚變是實現這一條件兩種最有前途的技術途徑。

在激光慣性約束聚變中，為了達到燃料的“中心熱斑”DH(DianHuo)條件，世界各國都建設或規劃了規模龐大的激光驅動裝置，例如：美國已經建成的NIF裝置，其具有192束高能激光，輸出能量1.8MJ；法國在建的LMJ裝置，具有240束高能激光,輸出能量1.8MJ；俄羅斯正在建設的KaЛbMep,輸出能量2.0MJ。

近年來，除了不斷擴大激光驅動裝置的規模外，還提出了基于高能質子束實現快DH的方案，即在聚變燃料被壓縮到最大密度時，將一束超短超強激光脈沖聚焦在靶丸表面，極高的有質動力在靶丸表面的等離子體臨界密度面上打洞，并將臨界密度面壓向靶芯的高密核，在這個過程中產生大量的Mev能量高能質子束，質子束穿透臨界密度面射入高密核，使離子溫度迅速升溫，實現快速DH。由于快DH方案將大幅降低驅動激光能量，而受到了廣泛關注；超強激光驅動薄膜靶產生的高能質子束，也成為研究的熱點。

目前，通常采用堆棧探測器進行質子照相圖像記錄，堆棧探測器由一疊輻射變色膜片(RCF)及濾片組成。質子束輻照到RCF堆棧探測器上，高能質子運動速度快、射程長，能量主要沉積在后面的RCF層上；而低能質子運動速度慢、射程短，能量主要沉積在前面的RCF層上，通過比較不同層RC F記錄的圖像，獲取質子能譜信息。該方法需要實驗后對不同層的膜片進行圖像分析，效率低，且人員容易沾染輻射污染。因此，迫切需要設計一種質子探測設備，實現對超短超強激光脈沖與靶丸表面作用產生的質子束的方向性、能譜等特性進行實驗測量和研究。

發明內容

為了解決現有采用堆棧探測器對質子能譜探測，存在效率低、具有接觸污染物風險的技術問題，本發明提供了一種緊湊型質子能譜測量裝置。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種緊湊型質子能譜測量裝置，其特殊之處在于：包括沿質子出射方向依次同軸設置的楔形濾片、閃爍體、成像鏡頭及探測器；

所述楔形濾片的薄邊厚度為0.2mm～2mm，厚邊厚度為1.0mm～10mm；

所述成像鏡頭采用物方遠心系統；

質子束入射楔形濾片，經楔形濾片能譜過濾后入射閃爍體，激發出可見光子并入射至所述成像鏡頭，成像鏡頭將可見光子的空間分布圖像成像到所述探測器的像增強靶面上。

進一步地，所述楔形濾片的薄邊厚度為0.4mm，厚邊厚度為2.0mm，面型尺寸為40mm×40mm。

進一步地，所述成像鏡頭的物方數值孔徑NA為0.164。

進一步地，還包括密封窗；

所述成像鏡頭包括沿質子出射方向依次同軸設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡；