[發(fā)明專利]一種X射線能譜聯(lián)合測量譜儀及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110138009.9
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112859146B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心;中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 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(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 鐘顯毅

本發(fā)明公開了一種X射線能譜聯(lián)合測量譜儀，用于在同一方位上聯(lián)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(nèi)的輻射屏蔽模塊、晶體衍射測譜模塊和濾片堆棧測譜模塊，以及用于對中的瞄準(zhǔn)組件。本發(fā)明聯(lián)合了晶體衍射和濾片衰減兩種測譜方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法同時實現(xiàn)高精度和大量程的技術(shù)難題，在單一視角內(nèi)實現(xiàn)了高精度大量程的能譜測量，可用于診斷激光X射線源、X光管射線源等從keV至MeV的能譜數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有測譜范圍大，能譜分辨高，抗碎片打擊，抗等離子體噴濺，占用空間立體角小，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及X射線能譜測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種X射線能譜聯(lián)合測量譜儀及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

X射線自發(fā)現(xiàn)以來，就在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在科學(xué)研究和國計民生方面發(fā)揮了重要的作用。目前，主要的普遍使用的X射線裝置包括：放射源、X光機、加速器X光源等。隨著強激光技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用強激光驅(qū)動能夠通過多種方式產(chǎn)生X射線，成為一種新型的X射線產(chǎn)生途徑。放射源是產(chǎn)生X射線的能譜特性比較單一，其余的方式均基于電子束與物質(zhì)的相互作用，這種方式產(chǎn)生的X射線能譜較為復(fù)雜，即包含物質(zhì)的特征X射線輻射也包含軔致輻射成分。精確測量各種X射線源裝置的能譜結(jié)構(gòu)，獲得其特征譜線和軔致輻射，在X射線裝置運維、新型X射線裝置研發(fā)、X射線輻射材料特性研究、透視照相、X射線無損檢測、各類CT研制等方面都具有重要意義。

X射線能譜測量方式多種多樣，各有適用范圍?；诎雽?dǎo)體的探測器是常見的能譜探測器，但是受電子學(xué)采樣頻率限制無法用于超高計數(shù)率的X射線源，如激光X射線源等?；诰w衍射分光的晶體譜儀能譜分辨率高，但是受晶體衍射角度和衍射效率的限制，其測譜范圍比較窄，通常從幾keV值至百keV?；跒V片法的能譜診斷技術(shù)包括濾片堆棧、扇形濾片，使用濾片和時間積分的記錄介質(zhì)測量伽馬射線能譜，但是濾片法測譜精度太低不適用于精細(xì)譜線結(jié)構(gòu)的測量。目前基于上述測量原理的X射線能譜測量設(shè)備都是分立設(shè)備，為了同時測量X射線源具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的特征譜線和寬能區(qū)范圍的軔致輻射，需要安裝多套設(shè)備，需要的診斷立體角大，各設(shè)備測量方位不一致，難以獲得各項異性的X射線源的精確光譜。對于激光打靶產(chǎn)生的新型X射線源，打靶同時產(chǎn)生的大量高能電子、質(zhì)子、重離子等射線會嚴(yán)重干擾X射線能譜測量，這又增加了精確測量X射線能譜的困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種高精度和大量程的X射線能譜聯(lián)合測量譜儀及其實現(xiàn)方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種X射線能譜聯(lián)合測量譜儀，用于在同一方位上聯(lián)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(nèi)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(zhuǎn)和吸收單一視角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(jù)布拉格衍射原理實現(xiàn)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(jù)X射線穿透深度實現(xiàn)大量程的能譜測量。

具體地，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(nèi)部為空腔且放置于譜儀入口，用于偏轉(zhuǎn)入射譜儀的高能帶電粒子，如電子、質(zhì)子、離子等，減小其對X射線能譜測量的影響；所述前屏蔽狹縫采用高原子序數(shù)金屬制成，用于阻擋經(jīng)永磁體偏轉(zhuǎn)的高能帶電粒子和屏蔽高速碎片，其上開設(shè)有用于通過X射線的限光狹縫。所述高原子序數(shù)金屬是指元素周期表中第六周期的金屬元素，由于其原子核重，對于高能帶電粒子具有較好的阻止本領(lǐng)，適合用于射線屏蔽。常用的屏蔽材料包括：鉛、鉭、鎢、金等單質(zhì)金屬，以及它們的合金材料。

并且，所述輻射屏蔽模塊包括還包括置于前屏蔽狹縫與晶體衍射測譜模塊之間的旋轉(zhuǎn)防護(hù)膜，用于保護(hù)所述晶體衍射測譜模塊。