一种用于不同晶体X射线衍射效率的直接比对系统的制作方法

本发明属于x射线探测领域，具体涉及一种用于不同晶体x射线衍射效率的直接比对系统。

背景技术：

在惯性约束聚变、高能量密度物理、天体物理等相关领域，激光与物质相互作用产生x光线谱发射。x光线谱发射包括电子与离子、电子与电子、离子与离子之间各自相互作用引发的激发、退激发、复合等各种物理过程。通过对等离子体发射、x光泵浦荧光、x光汤姆逊散射等物理过程的高能谱分辨测量，可获得相关线谱波长(能量)与其强度、特征线特性、线谱强度比、线谱展宽、线谱移动等，进一步得到等离子体的电子温度、电子密度、离化度、离化分布等物质状态参数。x光线谱诊断是相关实验研究中至关重要的问题。对于各种x光线谱诊断设备，分光元件是其中的关键所在，而晶体是最常见的分光元件，且衍射效率是晶体衍射能力的重要表征量，因此，需要进行不同晶体对x射线衍射效率的测量和比对。

目前，用于测量不同晶体x射线衍射效率的系统，每次只能检测一种晶体的衍射效率，比对不同晶体的衍射效率则需要进行多次测量，之后再进行比对，这种测量比对方式存在着以下不足：1、由于不同晶体的入射光是不同发次的光源，光源每一发次之间都存在不可预知的差异性，很难保证不同晶体的入射光是的一致性，这将导致检测不同晶体衍射效率在试验源头上就存在天然的缺陷；2、用于记录检测结果的记录设备，它的每一次响应效率也存在差异，这将导致不同晶体衍射效率检测结果存在较大误差；3、传统方式一次只能检测一种晶体，每进行一次测量就会耗费一次打靶资源，这必然导致实验方法效率低下，打靶资源的严重浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种高精度、高效率、节约资源的用于不同晶体x射线衍射效率的直接比对系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种用于不同晶体x射线衍射效率的直接比对系统，其特征在于，所述的系统包括光源、瞄准节、腔体、多路光路系统、记录设备和光窗；所述光窗开设于腔体的侧面上；所述光源在靠近光窗一侧的腔体外部；所述的瞄准节在腔体外部与腔体固连；所述的多路光路系统在腔体内部并列排放；所述记录设备在腔体内部远离光窗的一端放置。

优选的，所述的多路光路系统中的每一路光路系统都包括一个光阑和一个晶体，且所述光源中心分别与每一路光路系统中的光阑中心和晶体中心在一条直线上。

优选的，所述的多光路系统中每一路光路系统的晶体都与其他光路系统的晶体互不相同，且各光路系统中的晶体类型均为平面晶体、变锥面晶体、柱面晶体中的任意一种。

优选的，所述的多路光路系统的光路数目大于等于2。

优选的，所述的记录设备为一台基于大面阵cmos的在线记录设备，且其记录面分别与每一路光路系统中的晶体面垂直。

优选的，所述每一路光路系统中的光阑的限孔宽度均小于20微米。

优选的，所述的光源为线谱发射的平面靶光源，且光源产生的x光的波长分别与每一路光路系统中晶体的晶格常数2d之间满足布拉格衍射关系。

优选的，所述的瞄准节的显示方式为光源图像数字化在线显示，且其轴线与光源中心在一条直线上。

优选的，所述的腔体采用铝材料，并进行了防氧化处理。

本发明的有益效果是：不同晶体的入射光源为同一光源的同一发次，保证了多光路系统的入射光线谱信号的一致性，避免了在试验源头引入不必要的误差；多路光路系统中不同晶体的衍射信号采用同一记录设备同时响应，保证了记录设备响应函数的一致性；该系统可同时检测多种不同晶体，提高了检测效率，且用同一记录设备记录多种不同晶体的检测结果可以节省打靶资源。

附图说明

图1为本发明的不同晶体x射线衍射效率直接比对系统示意图；

图中，1.光源2.瞄准节3.腔体4.光阑i5.光阑ii6.平面晶体7.变锥面晶体8.光路系统i9.光路系统ii10.记录设备11.光窗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明的不同晶体x射线衍射效率的直接比对系统示意图，一种用于不同晶体x射线衍射效率的直接比对系统，其特征在于，所述的系统包括光源1、瞄准节2、腔体3、多路光路系统、记录设备10和光窗11；所述光窗11开在腔体一端的侧面上，方便光线进入腔体；所述光源1在靠近光窗11一侧的腔体3外部；所述的瞄准节2在腔体3外部与腔体3固连；所述的多路光路系统在腔体内部并列排放；所述记录设备10在腔体内部远离光窗的一端放置。

所述的多路光路系统中的每一路光路系统都包括一个光阑和一个晶体，且所述光源1中心分别与每一路光路系统中的光阑中心和晶体中心在一条直线上。

所述的多路光路系统中的每一路光路系统的晶体类型都与其他光路系统中的晶体互不相同，且各光路系统中的晶体为平面晶体、变锥面晶体、柱面晶体中的任意一种。

所述的多路光路系统的光路数目大于等于2，腔体3大小和记录设备10靶面大小可随光路系统数目的增减而做相应的调整。

所述的记录设备10为一台基于大面阵cmos的在线记录设备，且其记录面分别与每一路光路系统中的晶体面垂直。

固连在腔体3外部的瞄准节2确定x射线衍射系统基准，腔体用于屏蔽杂散光和打靶产生的碎片；实验进行时，首先光源1发射的x光线通过腔体上的光窗11，接着分别通过每一路光路系统中打开状态的可调光阑，入射到对应光路系统中的晶体表面，紧接着x射线在会在晶体表面发生衍射，晶体会以与入射角度相同的反射角度反射出x射线，最后被反射的x射线分别入射到记录设备10表面，引起相应电子元器件响应，从而形成数字信号，之后可以直接对两晶体的衍射效率进行比对。

所述每一路光路系统中的光阑为钽片制备，厚度为20微米，限孔宽度均小于20微米。

所述的光源1为激光等离子体相互作用研究中常见的线谱发射的平面靶光源，且所述的光源1产生的x光的波长分别与每一路光路系统中晶体的晶格常数2d之间满足布拉格衍射关系。

所述的瞄准节2的显示方式为光源图像数字化在线显示，便于整个系统的实时瞄准、调整和复位，且带有自动挡光片，可以防护瞄准节镜头和ccd，其轴线与光源1中心在一条直线上。

所述的腔体3采用铝材料，并进行了防氧化处理。

实施例1

本发明在神光iii原型大型激光装置上取得了成功应用。在本实施例中，光源1为四束激光打击钛平面靶产生的x光源激光强度200j*4，焦斑大小250微米，钛平面靶大小为2000*2000微米，厚度为100微米，产生的钛类h和类he线谱分别为4.97kev和4.75kev；瞄准节2带有自动挡光片，能够实现镜头和ccd的防护功能；腔体3尺寸为40*40*20厘米，侧面和顶面铝材料厚度0.5厘米；两个限孔光阑i4和光阑ii5均为20微米厚度的钽片，限孔宽度均小于20微米；晶体选用了平面晶体6和变锥面晶体7，其中平面晶体6采用sio2材料，其晶格常数2d＝0.4246nm；变锥面晶体7采用sio2材料，其晶格常数2d＝0.4246nm，曲率半径为9.4～12.4厘米；光阑i4和平面晶体6组成了光路系统ii9，光阑ii5和变锥面晶体7组成了光路系统i8；记录设备10为大面阵cmos，尺寸为5*10厘米，具备在线记录功能。

首先是离线校准(参考图1)，在离线条件下，将光阑i4和光阑ii5、平面晶体6、变锥面晶体7、记录设备10、瞄准节2等安装于腔体相应位置，进行离线光路模拟和准直，采用模拟靶记录靶与诊断设备的相对位置，在瞄准节2系统中存储改相对位置；接着是在线瞄准，将该用于不同晶体x射线衍射效率直接比对系统置于实验光路中，利用离线瞄准过程中记录的光源坐标位置，与打靶系统进行准直与校准，使光源1位置位于初始模拟靶丸位置；紧接着是记录信号，采用大面阵在线cmos记录设备10记录时间积分的不同晶体对x射线衍射信号；最后是数据处理，根据光谱波长和距离的关系，结合菲涅尔公式，来进行波长位置定标，得到不同晶体对钛的类h和类he线谱衍射分布信息，最后将对应不同晶体的衍射线谱信号直接进行比对。

上述实施例中，利用了一台记录设备记录了平面晶体和变锥面晶体衍射的x射线图像，通过对比可以得到变锥面晶体光路系统得到的x射线衍射信号远强于平面晶体光路系统得到的x射线衍射信号，通过本次试验直接得到了不同晶体x射线衍射效率的直接对比值，同时两晶体衍射光谱图像记录在同一块记录靶面上，保证了记录设备响应函数的一致性，也节约了一半的打靶资源。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，实验场所为x射线衍射实验室，所述的光源1为钛x射线管，所加电压为10kv，产生的钛线谱为kα和kβ线谱，能点分别为4.511kev和4.933kev。实验得到了不同晶体x射线衍射效率的直接对比值。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。