[发明专利]一种四通道空间定域X射线辐射流诊断装置

说明书

技术领域

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》（Direct measurement of x-ray flux for a pre-specified highly-resolved region in hohlraum，Kuan Ren, Shenye Liu, Lifei Hou et al. Optics Express，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。

发明内容

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200 um。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1 um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。