一种用于等离子体X射线诊断的碎片防护装置的制作方法

本发明涉及等离子体x射线诊断成像领域，尤其是涉及一种用于等离子体x射线诊断的碎片防护装置。

背景技术：

等离子体x射线诊断是惯性约束核聚变(icf)研究中的一种重要领域。在icf的实验过程中，高功率的多束激光作用于包含氘氚(dt)燃料等物质的微型靶丸，在产生待诊断的x射线的同时，还会产生高温等离子体和高温高速的碎片。打靶产生的等离子体和碎片会对诊断设备的核心元件造成损伤，以kb/kba显微镜、wolter显微镜、弯晶、针孔等诊断系统为例，打靶产生的等离子体和碎片会破坏反射镜、弯晶的工作面或者在工作面上镀一层物质或者碎片堵塞针孔，对诊断设备的核心元件造成永久性、不可逆的损伤，严重影响诊断设备的性能。

目前，对诊断系统的保护措施仅停留在采用单层金属滤片，例如：铍片，仍存在对后端等离子体x射线诊断设备防护不完善、容易破损、不易更换的问题。在不影响诊断系统性能的前提下，迫切需要一种可以有效保护等离子体x射线诊断系统核心元件的碎片防护装置。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的打靶产生的碎片会破坏反射镜和弯晶的工作面、防护材料不易更换的缺陷而提供一种用于等离子体x射线诊断的碎片防护装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于等离子体x射线诊断的碎片防护装置，包括防护材料及防护支撑组件、外部固定组件和碎片收集装置，所述防护材料包括耐高温塑料件、工程塑料件和金属滤片，所述防护支撑组件包括用于所述耐高温塑料件的第一支撑件和第一压板、用于所述工程塑料件和金属滤片的第二支撑件、用于所述金属滤片的第二压板和防护插拔件，所述外部固定组件包括包裹所述防护支撑组件的保护外壳、设于所述保护外壳前端的鼻锥和设于所述保护外壳后端的转接件，所述碎片收集装置嵌套在所述保护外壳的底部。

所述耐高温塑料件位于第一支撑件和第一压板之间。

进一步地，所述耐高温塑料件以45°倾斜角固定于第一支撑件和第一压板之间，在高温高速碎片冲击到耐高温塑料件时，第一支撑件实现缓冲作用。

进一步地，所述防护插拔件的一组相对的侧面上均设有一个缺口，所述工程塑料件嵌入其中一个缺口，耐高温塑料件与第一支撑件和第一压板组装完成后嵌入另一个缺口。

进一步地，所述第二支撑件固定在工程塑料件的与防护插拔件相对的外表面上。

所述第二支撑件设有凹槽，所述凹槽内对称设置有多个支撑件通光孔。

进一步地，所述金属滤片的数量与支撑件通光孔相同，每个支撑件通光孔上覆盖有一个金属滤片。

进一步地，所述第二支撑件的凹槽内还嵌套有第二压板，所述第二压板上设有与第二支撑件上支撑件通光孔的位置、数量均相同的压板通光孔，所述压板通光孔设置还设有用于固定金属滤片的金属滤片槽，所述金属滤片位于所述金属滤片槽内。

所述防护插拔件的顶端设有插拔件把手，在每次打靶实验结束后，易于取出防护插拔件进行检查和更换碎片防护材料。

所述位于保护外壳前端的鼻锥，用于减少进入防护插拔件的碎片的数量。

所述保护外壳通过转接件安装在x射线诊断设备的前端，所述x射线诊断设备为kb显微镜、kba显微镜、wolter显微镜、针孔相机或弯晶成像系统。

所述耐高温塑料件的材料为聚酰亚胺，具有较好的耐热性，在高温下正常工作，抵挡住高温等离子体对诊断设备的损伤。

所述工程塑料件的材料为聚碳酸酯，具有较好的力学性能、机械强度、韧性和刚性，抵挡住打靶产生的高速碎片的冲击。

所述金属滤片的材料为铍、铝、铁、钛中的一种或多种的组合，起碎片防护的作用同时，根据x射线诊断设备进行多个种类或厚度的组合，实现对x射线光子能段的选择。

所述第一支撑件和第一压板之间通过螺丝进行连接，所述工程塑料件和金属滤片之间通过螺丝进行连接，所述第一支撑件和第二支撑件与防护插拔件之间通过螺丝进行连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明设置有耐高温塑料件、工程塑料件和金属滤片共三层防护材料对诊断设备的核心元件进行保护，同时减小对诊断结果的信噪比的影响，具有较高的安全系数与诊断准确性。

2.本发明在打靶实验结束后，通过碎片收集装置对碎片和破损的耐高温塑料件进行收集，防止耐高温塑料件掉进靶室内，并且可以利用收集的碎片进行电化学分析，提高了装置的实用性。

3.本发明在防护插拔件的顶端设有插拔件把手，在每次打靶实验结束后，易于取出防护插拔件进行检查和更换碎片防护材料，不会对后端的x射线成像诊断设备的空间姿态造成影响，便于重复实验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的组装示意图；

图3为本发明防护材料及防护支撑组件的组装示意图；

图4为本发明防护插拔件的结构示意图；

图5为本发明第二支撑件的结构示意图；

图6为本发明第二压板的结构示意图；

图7为本发明实验部件排布的示意图；

图8为本发明x射线透过率随防护材料厚度变化的曲线图。

附图标记：

1-鼻锥；2-保护外壳；3-防护材料及防护支撑组件；3.1-第一支撑件；3.2-耐高温塑料件；3.3-第一压板；3.4-防护插拔件；3.4.1-插拔件把手；3.5-工程塑料件；3.6-第二支撑件；3.6.1-支撑件通光孔；3.7-金属滤片；3.11-第二压板；3.11.1-压板通光孔；3.11.5-金属滤片槽；4-碎片收集装置；5-转接件；6-实验靶球；7-转接底板；8-多通道kb型x射线显微镜；9-探测器。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，一种用于等离子体x射线诊断的碎片防护装置，对诊断设备的核心元件进行保护，具有较高的安全系数与诊断准确性，包括防护材料及防护支撑组件3、外部固定组件和碎片收集装置4，防护材料包括耐高温塑料件3.2、工程塑料件3.5和金属滤片3.7，防护支撑组件包括用于耐高温塑料件3.2的第一支撑件3.1和第一压板3.3、用于工程塑料件3.5和金属滤片3.7的第二支撑件3.6、用于金属滤片3.7的第二压板3.11以及防护插拔件3.4，外部固定组件包括包裹防护支撑组件的保护外壳2、设于保护外壳2前端的鼻锥1和设于保护外壳2后端的转接件5，碎片收集装置4嵌套在保护外壳2的底部。

如图3所示，耐高温塑料件3.2位于第一支撑件3.1和第一压板3.3之间。

耐高温塑料件3.2以45°倾斜角固定于第一支撑件3.1和第一压板3.3之间。

如图4所示，防护插拔件的一组相对的侧面上均设有一个缺口，工程塑料件3.5嵌入其中一个缺口，耐高温塑料件3.2与第一支撑件3.1和第一压板3.3组装完成后嵌入另一个缺口。

第二支撑件3.6固定在工程塑料件3.5的与防护插拔件3.4相对的外表面上。

如图5所示，第二支撑件3.6设有凹槽，凹槽内对称设置有多个支撑件通光孔3.6.1。

金属滤片3.7的数量与支撑件通光孔3.6.1相同，每个支撑件通光孔3.6.1上覆盖有一个金属滤片3.7。

如图6所示，第二支撑件3.6的凹槽内还嵌套有第二压板3.11，第二压板上3.11设有与第二支撑件3.6上支撑件通光孔3.6.1的位置、数量均相同的压板通光孔3.11.1，压板通光孔3.11.1四周还设有用于固定金属滤片3.7的金属滤片槽3.11.5，金属滤片3.7位于金属滤片槽3.11.5内。

防护插拔件3.4的顶端设有插拔件把手3.4.1。

第一支撑件3.1和第一压板3.3之间通过螺丝进行连接，工程塑料件3.5和金属滤片3.7之间通过螺丝进行连接，第一支撑件3.1和第二支撑件3.6与防护插拔件3.4之间通过螺丝进行连接。

如图7所示，保护外壳2通过转接件5安装在多通道kb型x射线显微镜8的前端，通过转接底板7与多通道kb型x射线显微镜8连接。

耐高温塑料件3.2的材料为聚酰亚胺，具有较好的耐热性，在高温下正常工作，抵挡住高温等离子体对诊断设备的损伤。

工程塑料件3.5的材料为聚碳酸酯，具有较好的力学性能、机械强度、韧性和刚性，抵挡住打靶产生的高速碎片的冲击。

金属滤片3.7的材料为铍、铝、铁、钛中的一种或多种的组合，起碎片防护的作用同时，根据x射线诊断设备进行多个种类或厚度的组合，实现对x射线光子能段的选择。

如图8所示，耐高温塑料件3.2、工程塑料件3.5和金属滤片3.7的透过率随厚度的增加而降低，根据激光能量和待诊断x射线能点的特性，选择相应厚度的碎片防护材料组合。

实施例一

强激光装置产生的激光作用于实验靶球6上，实验靶球6产生待诊断的x射线信息，经多通道kb型x射线显微镜8聚焦成像至探测器9上。实验靶球6同时会产生碎片，外部固定组件通过鼻锥1减少进入防护插拔件的碎片的数量，防护材料及防护支撑组件3对碎片和高温等离子体进行过滤，避免其对多通道kb型x射线显微镜8造成损伤，碎片和破损的防护材料自行掉落，进入位于保护外壳2底部的碎片收集装置4。在实验结束后，通过插拔件把手3.4.1取出防护插拔件3.4进行检查和更换碎片防护材料，实验员利用收集的碎片进行电化学分析。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。