一种X射线诊断装置的制作方法

本实用新型属于光电探测领域，具体涉及一种X射线诊断装置。

背景技术：

在激光聚变物理实验研究中，对等离子体发射出的X射线的空间和能谱的时间演化过程进行精密诊断是十分重要的研究内容。但是传统的诊断装置，如郭璐婷、韦敏习、胡 昕等在2016年第28期《强激光与粒子束》上发表的《High performance streaked X-ray spectrometer for research of laser-produced plasmas》，仅能单独给出X射线空间的时间演化过程或者单独给出能谱的时间演化过程。要得到X射线的空间和能谱的时间演化过程，必须通过多台套诊断装置从不同方位对离子体发射出的X射线进行诊断，这样的方式占用靶室空间大，并且各种诊断装置之间的时间关联存在较大误差，严重影响物理实验的精密性。当前亟需一种能够同时获得空间和能谱信息随时间演化过程的X射线诊断装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种X射线诊断装置。

本实用新型的X射线诊断装置包括晶体、成像装置和X射线条纹相机；所述的晶体、成像装置安装于X射线条纹相机的前方；X射线条纹相机包括沿z轴方向顺序排列的扫描变像管、光纤锥和图像记录装置；

所述的扫描变像管包括沿z轴方向顺序排列的光阴极狭缝板、光阴极、平板电极Ⅰ、平板电极Ⅱ、平板电极Ⅲ、电四极透镜聚焦组、平板电极Ⅳ、平板电极Ⅴ、平板电极Ⅵ、偏转板和荧光屏；

所述的光阴极狭缝板上有沿x轴方向顺序排列的光阴极狭缝Ⅰ和光阴极狭缝Ⅱ；

所述的平板电极Ⅰ的中心有沿x轴方向的狭缝Ⅰ；

所述的电四极透镜聚焦组包括沿x轴方向顺序排列的电四极透镜Ⅰ和电四极透镜Ⅱ；

所述的平板电极Ⅵ中心位置有沿x轴方向顺序排列的狭缝Ⅱ与狭缝Ⅲ；

装置工作时，靶发出的X射线经过晶体衍射后，X射线包含的谱信号沿着X轴方向照射到光阴极狭缝板上，谱信号透过光阴极狭缝Ⅰ后与光阴极相互作用发射出电子束Ⅰ；靶发出的X射线也同时经过成像装置成像到光阴极狭缝板上，X射线图像穿过光阴极狭缝Ⅱ后也与光阴极相互作用发射电子束Ⅱ；电子束Ⅰ由狭缝Ⅰ进入平板电极Ⅰ，并依次穿过平板电极Ⅱ、平板电极Ⅲ、电四极透镜Ⅰ、平板电极Ⅳ、平板电极Ⅴ、平板电极Ⅵ、狭缝Ⅱ和偏转板后到达荧光屏并轰击荧光屏发出可见光图像，可见光图像由光纤锥传输后进入图像记录装置；电子束Ⅱ也同时由狭缝Ⅰ进入平板电极Ⅰ，并依次穿过平板电极Ⅱ、平板电极Ⅲ、电四极透镜Ⅱ、平板电极Ⅳ、平板电极Ⅴ、平板电极Ⅵ、狭缝Ⅲ和偏转板后到达荧光屏并轰击荧光屏发出可见光图像，可见光图像也由光纤锥传输后进入图像记录装置。

所述的成像装置为针孔。

所述的光纤锥为缩像型光纤锥。

所述的图像记录装置为CCD。

所述的光阴极狭缝Ⅰ与电四极透镜Ⅰ的中心线重合，光阴极狭缝Ⅱ与电四极透镜Ⅱ的中心线重合。

所述的狭缝Ⅱ与光阴极狭缝Ⅰ的中心线重合，狭缝Ⅲ与光阴极狭缝Ⅱ的中心线重合。

本实用新型的X射线诊断装置结构紧凑，动态范围大，能够同时获得时间、空间和谱信息演化过程，具有广阔应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的X射线诊断装置的结构示意图；

图2为本实用新型的X射线诊断装置的扫描变像管的结构示意图；

图3为本实用新型的X射线诊断装置的扫描变像管的电四极透镜聚焦组的结构示意图；

图中，1.靶 2.晶体 3.成像装置 4.X射线条纹相机 5.扫描变像管 6.光纤锥 7.图像记录装置 8.光阴极狭缝板 9.光阴极 10.平板电极Ⅰ 11.平板电极Ⅱ 12.平板电极Ⅲ 13.电四极透镜聚焦组 14.平板电极Ⅳ 15.平板电极Ⅴ 16.平板电极Ⅵ 17.偏转板 18.荧光屏 19.光阴极狭缝Ⅰ 20.光阴极狭缝Ⅱ 21.狭缝Ⅰ 22.狭缝Ⅱ 23.狭缝Ⅲ 24.电四极透镜Ⅰ 25.电四极透镜Ⅱ 26.电子束Ⅰ 27.电子束Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1~3所示，本实用新型的X射线诊断装置包括晶体2、成像装置3和X射线条纹相机4；所述的晶体2、成像装置3安装于X射线条纹相机4的前方；X射线条纹相机4包括沿z轴方向顺序排列的扫描变像管5、光纤锥6和图像记录装置7；

所述的扫描变像管5包括沿z轴方向顺序排列的光阴极狭缝板8、光阴极9、平板电极Ⅰ10、平板电极Ⅱ11、平板电极Ⅲ12、电四极透镜聚焦组13、平板电极Ⅳ14、平板电极Ⅴ15、平板电极Ⅵ16、偏转板17和荧光屏18；

所述的光阴极狭缝板8上有沿x轴方向顺序排列的光阴极狭缝Ⅰ19和光阴极狭缝Ⅱ20；

所述的平板电极Ⅰ10的中心有沿x轴方向的狭缝Ⅰ21；

所述的电四极透镜聚焦组13包括沿x轴方向顺序排列的电四极透镜Ⅰ24和电四极透镜Ⅱ25；

所述的平板电极Ⅵ16中心位置有沿x轴方向顺序排列的狭缝Ⅱ22与狭缝Ⅲ23；

装置工作时，靶1发出的X射线经过晶体2衍射后，X射线包含的谱信号沿着X轴方向照射到光阴极狭缝板8上，谱信号透过光阴极狭缝Ⅰ19后与光阴极9相互作用发射出电子束Ⅰ26；靶1发出的X射线也同时经过成像装置3成像到光阴极狭缝板8上，X射线图像穿过光阴极狭缝Ⅱ20后也与光阴极9相互作用发射电子束Ⅱ27；电子束Ⅰ26由狭缝Ⅰ21进入平板电极Ⅰ10，并依次穿过平板电极Ⅱ11、平板电极Ⅲ12、电四极透镜Ⅰ24、平板电极Ⅳ14、平板电极Ⅴ15、平板电极Ⅵ16、狭缝Ⅱ22和偏转板17后到达荧光屏18并轰击荧光屏18发出可见光图像，可见光图像由光纤锥6传输后进入图像记录装置7；电子束Ⅱ27也由狭缝Ⅰ21进入平板电极Ⅰ10，并依次穿过平板电极Ⅱ11、平板电极Ⅲ12、电四极透镜Ⅱ25、平板电极Ⅳ14、平板电极Ⅴ15、平板电极Ⅵ16、狭缝Ⅲ23和偏转板17后到达荧光屏18并轰击荧光屏18发出可见光图像，可见光图像也由光纤锥6传输后进入图像记录装置7。

所述的成像装置3为针孔。

所述的光纤锥6为缩像型光纤锥。

所述的图像记录装置7为CCD。

所述的光阴极狭缝Ⅰ19与电四极透镜Ⅰ24的中心线重合，光阴极狭缝Ⅱ20与电四极透镜Ⅱ25的中心线重合。

所述的狭缝Ⅱ22与光阴极狭缝Ⅰ19的中心线重合，狭缝Ⅲ23与光阴极狭缝Ⅱ20的中心线重合。

实施例1

装置工作时，所述的光阴极、平板电极Ⅰ、平板电极Ⅱ、平板电极Ⅲ、电四极透镜聚焦组、平板电极Ⅳ、平板电极Ⅴ、平板电极Ⅵ和偏转板施加有相应的工作电压。

靶1发出的X射线经过晶体2衍射后，X射线包含的谱信号沿着x轴方向照射到光阴极狭缝板8上，谱信号透过光阴极狭缝Ⅰ19后与光阴极9相互作用发射出电子束Ⅰ26。由于光阴极9上作用有负高压，电子束Ⅰ26将被加速后由狭缝Ⅰ21进入平板电极Ⅰ10，并依次通过平板电极Ⅱ11、平板电极Ⅲ12、电四极透镜Ⅰ24、平板电极Ⅳ14，平板电极Ⅴ15和平板电极Ⅵ16，然后穿过狭缝Ⅰ21进入偏转板17，受到偏转板17的扫描偏转作用后获得时间分辨，并轰击荧光屏18而发出可见光。平板电极Ⅰ10、平板电极Ⅱ11、平板电极Ⅲ12组成电子预聚集透镜在y轴方向上聚焦电子，可使电子在运动过程中在y轴方向上保持较小发散度。平板电极Ⅳ14、平板电极Ⅴ15、平板电极Ⅵ16组成电子主聚集透镜在y轴方向上进一步聚焦电子，使电子束以很小的宽度进入偏转板17，这样可以获得高时间分辨。由于电四极透镜Ⅰ24在x轴方向上对电子具有聚焦成像作用，所以电子束Ⅰ26到达荧光屏18后依然能够保持x轴方向的谱信息。

靶1发出的X射线也同时经过成像装置3成像到光阴极狭缝板8上，图像穿过光阴极狭缝Ⅰ20后也与光阴极9相互作用并发射电子束Ⅱ27。电子Ⅱ27也穿过各电极后达到荧光屏18，并在过程中受到与电子束Ⅰ26相同的作用过程。不同之处是电子束Ⅱ27是通过电四极透镜Ⅱ25与狭缝Ⅱ22后达到荧光屏18，在X轴方向受到电四极透镜Ⅱ25的聚焦成像作用。电子束Ⅱ27将包含X射线在X轴方向的空间信息，通过偏转板17的扫描偏转作用后可以获得空间信息随时间的变化过程。当采用的成像装置3为针孔时，可方便实现装置的制作。

最终，电子束Ⅰ26与电子束Ⅱ27轰击荧光屏18发出的可见光图像经过光纤锥6的传输后由图像记录装置7记录。根据图像记录装置7记录的图像可以同时得到靶1发出的X射线在x轴方向上的空间形貌随时间的变化过程和X射线包含的谱信息随时间变化的过程。由于荧光屏18发出的可见光图像较大，所以光纤锥6为缩像型光纤锥，在传输图像时进行缩像，可使图像只需单台图像记录装置7即可完成对图像的记录。而采用CCD作为图像记录装置7时，可容易对图像进行操作处理。

同时可见， 扫描变像管4采用平板电极组和电四极透镜在x轴方向与y轴方向分别聚焦电子，两个方向上电子的空间交叉点不一致，这样可降低电荷密度，提升动态范围，并且电子束Ⅰ26与电子束Ⅱ27相互独立，不存在相互影响，可进一步提升装置的动态范围。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。