[發明專利]一種X射線能譜聯合測量譜儀及其實現方法

有效

• 申請號: 202110138009.9
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112859146B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 于明海;張強強;王少義;胡廣月;譚放;閆永宏;楊月;張曉輝;吳玉遲;朱斌;谷渝秋
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心;中國科學技術大學
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 鐘顯毅

1.一種X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，用于在同一方位上聯合晶體衍射方法和濾片堆棧方法測量X射線能譜，包括前后依次共軸安裝于屏蔽外殼內的輻射屏蔽模塊、晶體衍射測譜模塊和濾片堆棧測譜模塊，其中，

所述輻射屏蔽模塊用于偏轉和吸收入射譜儀的高能帶電粒子、屏蔽碎片打擊和等離子體濺射，

所述晶體衍射測譜模塊利用晶體衍射部分X射線，根據布拉格衍射原理實現不同能量X射線能譜的高精度測量，

所述濾片堆棧測譜模塊用于對未被晶體衍射且穿過晶體衍射測譜模塊的直穿X射線采用濾片堆棧衰減的方式根據X射線穿透深度實現大量程的能譜測量；

所述輻射屏蔽模塊包括永磁體和前屏蔽狹縫，所述永磁體內部為空腔且放置于譜儀入口，用于偏轉入射譜儀的高能帶電粒子；所述前屏蔽狹縫用于阻擋經永磁體偏轉的高能帶電粒子和屏蔽高速碎片，其上開設有用于通過X射線的限光狹縫；所述輻射屏蔽模塊還包括置于前屏蔽狹縫與晶體衍射測譜模塊之間的旋轉防護膜，用于保護所述晶體衍射測譜模塊，防止被激光物理實驗產生的等離子體濺射以及高速碎片破壞；

所述晶體衍射測譜模塊包括前后依次共軸布置的衍射晶體、后屏蔽狹縫和第一X射線記錄介質；

所述濾片堆棧測譜模塊包括以堆棧方式放置的多個不同厚度和材料的片狀濾片，以及放置于每個片狀濾片后的第二X射線記錄介質。

2.根據權利要求1所述的X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，所述旋轉防護膜包括置于前屏蔽狹縫與晶體衍射測譜模塊之間的保護膜，以及用于步進旋轉帶動保護膜移動的旋轉電機。

3.根據權利要求1～2任一項所述的X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，所述衍射晶體用于將X射線分光衍射形成不同衍射角的衍射射線，所述后屏蔽狹縫上開設有用于透過衍射射線的通光口，所述第一X射線記錄介質具備高的空間分辨率，用于探測被晶體衍射的衍射射線。

4.根據權利要求 3所述的X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，所述衍射晶體包括晶體薄片和彎晶基底，所述彎晶基底用于彎曲和固定晶體薄片，所述晶體薄片用于將X射線發生衍射。

5.根據權利要求1～2任一項所述的X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，所述片狀濾片由前至后厚度逐漸增加。

6.根據權利要求1～2任一項所述的X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，所述屏蔽外殼包括用于支撐的金屬硬鋁殼體，以及緊固于金屬硬鋁殼體內壁形成復合結構的用于屏蔽雜散射線的由高原子序數材料制成的內層。

7.根據權利要求1～2任一項所述的X射線能譜聯合測量譜儀，其特征在于，還包括瞄準組件，用于實現譜儀與X射線源的對中。

8.如權利要求1～7任一項所述的X射線能譜聯合測量譜儀的實現方法，其特征在于，包括：

在測量前將X射線源和譜儀的中心軸線進行對中；

X射線源向譜儀入口發出的X射線進入并穿過輻射屏蔽模塊，其間由永磁體偏轉高能帶電粒子，由前屏蔽狹縫阻擋高能帶電粒子和屏蔽高速碎片；

X射線進入晶體衍射測譜模塊，被衍射晶體分光衍射，再經后屏蔽狹縫入射到第一X射線記錄介質，根據布拉格公式，不同能量的X射線對應的衍射角不同，以此實現對X射線能譜的高精度測量；

未被晶體衍射且通過后屏蔽狹縫的直穿X射線進入濾片堆棧測譜模塊，經濾片衰減后被第二X射線記錄介質探測，根據X射線能量不同穿透深度不同，以此實現對X射線能譜大量程的測量。