[發(fā)明專利]一種緊湊型多分幅陰影和紋影成像儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210588235.1
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114993949A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁鵬;李欣焱;鄭堅;黃浩彬;高凡;吳立軒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/73
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種緊湊型多分幅陰影和紋影成像儀，包括：脈沖光源及目標(biāo)靶系統(tǒng)、像傳遞系統(tǒng)、多分幅模塊系統(tǒng)和成像記錄系統(tǒng)。本發(fā)明具有光路搭建簡易且緊湊，多分幅實現(xiàn)簡單的優(yōu)點。能利用簡單的幾片分束鏡完成以往復(fù)雜光路才能實現(xiàn)的多分幅，在調(diào)節(jié)分幅數(shù)目與分幅間隔的可操作性上有巨大優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種緊湊型多分幅陰影和紋影成像儀，屬于激光等離子體的陰影和紋影成像診斷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在慣性約束聚變的研究過程中，對于冕區(qū)等離子體的診斷主要有成像型與非成像型診斷，對于成像型診斷而言，冕區(qū)等離子體的陰影、紋影成像診斷是目前主要采用的診斷方式之一。等離子體的陰影圖像敏感于等離子體密度梯度的二階導(dǎo)，而紋影圖像敏感于等離子體密度梯度的一階導(dǎo)。在對等離子體的診斷中，兩者通常一起使用，對不同密度區(qū)間的等離子體形貌進行診斷。

常用的陰影、紋影成像診斷一般只能獲取某一個時刻的等離子體陰影/紋影圖像，如果要對同一物理過程獲取不同時刻的等離子體陰影、紋影圖像，一般采用的方式是在不同發(fā)次中，調(diào)節(jié)診斷光延時，獲取不同時刻的等離子體陰影、紋影圖像。然而對于慣性約束聚變而言，發(fā)次十分珍貴，發(fā)次之間的一次性很難保證，因此如果能夠在同一發(fā)次中對等離子體的狀態(tài)進行多個時刻的陰影、紋影診斷，將大大提高診斷效率，同時也能夠避免發(fā)次之間不一致性所帶來的問題。

目前已有幾種多分幅技術(shù)，可以實現(xiàn)在單發(fā)次中實現(xiàn)多個時刻的等離子體陰影、紋影圖像記錄。然而它們的實現(xiàn)方式主要是通過光學(xué)方法生成診斷脈沖串，脈沖串之間具有時間間隔，在后端通過空間(Rev.Sci.Instrum.83,043501(2012))、時間(Rev.Sci.Instrum.91,033711(2020))或頻譜(Opt.Lett.31,1636-1638(2006))上的分離進行分離記錄，多分幅實現(xiàn)方式在光路排布上不簡單、不緊湊，同時在光路搭建完成后，分幅數(shù)目與分幅間隔基本已經(jīng)固定，分幅數(shù)目與分幅時間間隔切換困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：針對現(xiàn)有多分幅技術(shù)光路搭建困難，光路排布不緊湊，分幅數(shù)目與分幅時間間隔切換困難的缺點，提供一種緊湊型多分幅陰影和紋影成像儀，具有光路搭建簡易且緊湊，多分幅實現(xiàn)簡單的優(yōu)點。能利用簡單的幾片分束鏡完成以往復(fù)雜光路才能實現(xiàn)的多分幅，在調(diào)節(jié)分幅數(shù)目與分幅間隔的可操作性上有巨大優(yōu)勢。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種緊湊型多分幅陰影和紋影成像儀，包括：脈沖光源及目標(biāo)靶系統(tǒng)100、像傳遞系統(tǒng)200、多分幅模塊系統(tǒng)300、成像記錄系統(tǒng)400；

脈沖光源及目標(biāo)靶系統(tǒng)100，由納秒長脈沖激光器1產(chǎn)生的一束脈沖光經(jīng)過由目標(biāo)靶2產(chǎn)生的等離子體后，成為攜帶等離子體信息的信號光，經(jīng)過第一透鏡3后入射到像傳遞系統(tǒng)200；

像傳遞系統(tǒng)200，用于接收信號光，并對等離子體的像進行像傳遞，導(dǎo)入到多分幅模塊系統(tǒng)300中；

多分幅模塊系統(tǒng)300，用于接收信號光并在此處完成對信號光的延時；信號光在多分幅模塊系統(tǒng)300里不斷地進行透射與反射，形成多束具有不同延時的信號光，入射到成像記錄系統(tǒng)400里。

成像記錄系統(tǒng)400用于接收經(jīng)過多分幅模塊系統(tǒng)300后的多束具有不同延時的信號光，同時將不同延時的信號光成像到門控相機10的記錄面上，在門控相機10的記錄面上會出現(xiàn)多個具有不同延時的等離子體的像，門控相機10對不同延時的等離子體的像進行門控記錄，實現(xiàn)多分幅成像記錄；

所述脈沖光源及目標(biāo)靶系統(tǒng)100由納秒長脈沖激光器1與目標(biāo)靶2組成，在具體實驗時，另有一束脈沖激光聚焦到目標(biāo)靶上，用于產(chǎn)生等離子體；納秒長脈沖激光器1與目標(biāo)靶2光路連接；由長脈沖激光器產(chǎn)生的一束脈沖光經(jīng)過由目標(biāo)靶2產(chǎn)生的等離子體后，成為攜帶等離子體信息的信號光，經(jīng)過第一透鏡3后入射到像傳遞系統(tǒng)200中；