一种四通道空间定域X射线辐射流诊断装置的制作方法

本发明涉及的是x射线探测领域，尤其是一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置。

背景技术：

在现有x射线辐射流测量技术中，空间分辨辐射流测量系统具有定量测量、时间分辨、空间定域等优点，在间接驱动惯性约束聚变x射线辐射流诊断中具有重要作用。基于精密针孔和xrd探测器的空间分辨辐射流探测设备，可为黑腔能量学研究提供高时间精度和空间精度的细致数据，名称为《黑腔内部指定区域辐射流直接测量》（directmeasurementofx-rayfluxforapre-specifiedhighly-resolvedregioninhohlraum，kuanren,shenyeliu,lifeihouetal.opticsexpress，2015，23(19)，240938.）的文章对其基本原理进行了详细说明。

现有技术中的空间分辨辐射流测量系统为单通道系统，每次实验仅能测量黑腔内部一个区域，无法同时获得多个不同区域的x射线辐射流时间演化信号；因系统采用开孔透镜辅助系统瞄准，但由于开孔透镜可见光光轴与x射线光轴不同轴，导致系统瞄准调节十分复杂；在对系统瞄准位置进行调节时，仅能调节限孔，但因后端xrd探测器灵敏面尺寸较小，调节限孔的裕量非常有限，极大影响了系统瞄准范围；此外，系统使用时开孔成像板记录限孔周围区域x射线图像，每发次实验后需将成像板取出用于扫描，导致系统轴线存在严重晃动，瞄准稳定性较差。

技术实现要素：

为了克服已有技术中系统瞄准困难、瞄准稳定性差、视场调节范围小、每次实验仅能获得一个区域x射线辐射流信号的不足，本发明提供一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置。本发明能够用于实现黑腔内部四个区域辐射流时间演化信号的同时测量，系统瞄准稳定可靠，视场调节范围广，具有广泛的工程应用前景。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置，包括有x射线辐射源、四通道针孔透镜组件、瞄准节、轴向二维调节系统、千分表、单通道二维调节机构、可见光ccd、平面反射镜、开孔荧光板、xrd探测器、衰减器、示波器、采集计算机；xrd探测器、衰减器、示波器、采集计算机依次电连接；x射线辐射源发出的x射线依次经过四通道针孔透镜组件、瞄准节、轴向二维调节系统、千分表、单通道二维调节机构和开孔荧光板射入到xrd探测器；开孔荧光板上反射的可见光经过平面反射镜反射至可见光cdd；xrd探测器产生的脉冲电流信号经过信号衰减器衰减至示波器的量程范围内，并由采集计算机采集。

作为本方案的优选：四通道针孔透镜组件包含四个针孔透镜，每个针孔透镜的中心均能够与开孔荧光板、xrd探测器的中心依次设置在同一条光路上。

作为本方案的优选：平面反射镜与相应通道光路的夹角为40度-60度。

作为本方案的优选：轴向二维调节系统能够对x射线的光轴进行二维调节。

作为本方案的优选：千分表对x射线光轴晃动进行检测。

作为本方案的优选：x射线辐射源为受高功率激光辐照产生x射线的黑腔。

作为本方案的优选：四个针孔透镜的瞄准位置可独立调节。

作为本方案的优选：xrd探测器为平响应xrd探测器。

本方案的其基本原理是：黑腔的腔壁受高功率激光辐照后将产生x射线，不同区域激光功率密度不同，因此x射线辐射流强度和能谱均不相同。本装置采用四个通道测量黑腔内部不同区域的x射线辐射流，四个通道独立调节，不同通道可瞄准同一区域，也可瞄准不同区域，可同时获得四个确定区域内x射线辐射流时间演化信号，以实现对黑腔内部光斑区、再发射区、填充等离子体区的辐射流的同时测量。每个通道内采用针孔和开孔荧光板上的限孔确定该通道的瞄准区域，区域尺度约为200um。采用瞄准节记录黑腔的位置，可有效对系统轴线进行调节。采用精度为1um的千分表监测系统轴线的晃动，可在系统轴线发生变化时进行快速精确复位，避免系统轴线的变化对不同通道瞄准区域的影响。不同通道内采用开孔荧光屏将x射线转换为可见光，并用平面反射镜将可见光反射至ccd内，以测量开孔荧光屏上限孔周围的x射线图像，用于确定该通道的瞄准位置。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用四通道测量黑腔内部不同区域，可同时获得黑腔内部光斑区、再发射区、填充等离子体区等区域的辐射流时间演化信号，可极大提高当前间接驱动惯性约束聚变x射线辐射流诊断的精密性和可靠性。同时，不同通道可瞄准相同区域，后端使用不同能段的xrd探测器，如平响应xrd探测器（能区为0.1-4.4kev）和m带xrd探测器（能区为1.6-4.4kev），可同时测量同一区域不同能带的x射线辐射流强度，获得该区域m带x射线（能区为1.6-4.4kev）的份额，用于研究不同区域激光能量转换为m带x射线的特性，以及m带x射线对内爆压缩不对称性的影响。此外，本发明采用瞄准节记录靶的位置，当瞄准区域发生变化时，可通过瞄准节对系统轴线直接进行复位，提高了系统瞄准稳定性。另外，本发明中采用千分表对系统轴线的稳定性进行监测，当系统轴线因外力或其它因素发生晃动时，可快速精确的对轴线进行复位，以确保四个通道瞄准位置的准确性。同时，本发明中采用开孔荧光板将x射线转换为可见光，可实现在线直接测量，替代原有系统中的开孔成像板，极大的简化了系统应用难度，提高了系统瞄准的稳定性。本发明可同时实现黑腔内部不同区域辐射流时间演化测量，具有十分广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1是本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置的结构示意图。

图2是本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置四通道针孔透镜组件的结构示意图。

图3是本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置实施例1的示意图。

图4是本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置实施例2的示意图。

图中，1为黑腔、2为四通道针孔透镜组件、3为瞄准节、4为轴向二维调节系统、5为千分表、6为单通道二维调节机构、7为可见光ccd、8为平面反射镜、9为开孔荧光板、10为xrd探测器、11为衰减器、12为示波器、13为采集计算机、14为金属板、15为开孔透镜、16为精密针孔、17为平面样品a、18为平面样品b、19为靶丸。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

图3是本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置实施例1的示意图。图3中，本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置，其中两通道瞄准黑腔1腔壁的光斑区和非光斑区，另外两通道分别瞄准平面样品a17和平面样品b18，平面样品a17和平面样品b18在黑腔中部对称放置，可通过测量两种样品的辐射流得到不同辐射温度下两种样品的反照率数据。本装置包括四通道针孔透镜组件2、瞄准节3、轴向二维调节系统4、千分表5、单通道二维调节机构6、可见光ccd7、平面反射镜8、开孔荧光板9、xrd探测器10、衰减器11、示波器12、采集计算机13。所述的四通道针孔透镜组件2包含四个针孔透镜，每个针孔透镜的中心与开孔荧光板9、xrd探测器10的中心依次设置在同一条光路上。所述的xrd探测器10、衰减器11、示波器12、采集计算机13依次电连接。所述平面反射镜8与相应通道光路成一夹角，用于将开孔荧光板9上的可见光反射到可见光ccd上进行成像。黑腔1内部四个区域发射的x射线通过四通道针孔透镜组件2、瞄准节3，再穿过开孔荧光板9上的限孔到达xrd探测器10的灵敏面，产生脉冲电流信号，脉冲电流信号经过信号衰减器11衰减至示波器12的量程范围内，并由采集计算机13采集；开孔荧光板9上的限孔周围区域产生的x射线图像可用于确定各通道所瞄准的黑腔内部区域。

四通道针孔透镜组件2与黑腔1的中心间距为200mm，开孔荧光板上的限孔与四通道针孔透镜组件的中心间距为2000mm。

四通道针孔透镜组件2中每个透镜的直径为10mm，两个针孔中心之间的间距为16mm。瞄准节3的焦距为500mm。平面反射镜8与相应通道光路的夹角为45度。xrd探测器10均为平响应xrd探测器。

本发明中瞄准节3可对黑腔1进行瞄准，并通过轴向二维调节系统4对系统轴线进行二维调节，调节精度为50um，以保证黑腔1位于瞄准节3视场中心。

本发明离线瞄准时，采用十字叉丝靶对四个通道分别进行校准，各个通道内，精密针孔16、开孔荧光板9、xrd探测器10的中心形成的连线应通过十字叉丝靶的叉丝中心。具体调节时，分别独立调节各个通道，首先以十字叉丝靶中心和xrd探测器10的中心确定一条基准光路，并将精密针孔16、开孔荧光板9的中心调至基准光路上；其次，使用dpl激光器给十字叉丝靶打光，十字叉丝靶反射的可见光通过开孔透镜15收集并在开孔荧光板9上成像，平面反射镜8将开孔荧光板9上的可见光图像反射至可见光ccd7上，通过调节开孔透镜15的旋转和偏移，使得十字叉丝像的中心正好与开孔荧光板9中心重合，即可完成该通道的光路离线准直；按照相同步骤，依次调节其余三个通道，即可完成本装置的离线瞄准。

本发明在线瞄准时，将系统安装于神光iii原型装置上极区，从上到下观察黑腔1内部区域，通过调节轴向二维调节系统4使得黑腔1位于瞄准节3视场中心，然后，通过调节单通道二维调节机构6，使得两个通道分别瞄准黑腔1腔壁的光斑区与非光斑区，另外两个通道分别瞄准黑腔1中部的平面样品a17和平面样品b18。

本发明在线测量时，黑腔1内部不同区域发射的x射线通过精密针孔16、开孔荧光板9的限孔到达xrd探测器10的灵敏面，产生脉冲电流信号，即为系统测量的特定区域的绝对x射线辐射流。开孔荧光板9上限孔周围区域记录的x射线图像对应于黑腔1内部的x射线图像，可用于确认xrd探测器10测得辐射流的具体来源区域。

实施例2

图4是本发明的一种四通道空间定域x射线辐射流诊断装置实施例2的结构示意图。

在图4中，本实施例与实施例1的基本结构相同，且两个通道分别瞄准黑腔1腔壁的光斑区与非光斑区，不同之处是，另外两个通道均瞄准黑腔中部的靶丸19，其中一个通道选用平响应xrd探测器（能区为0.1-4.4kev），另一个通道选用m带xrd探测器（能区为1.6-4.4kev），可用于测量靶丸受辐照压缩过程中产生的不同能带的x射线辐射流强度，并获得靶丸产生辐射流的m带份额。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。