[实用新型]一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备

说明书

技术领域

本实用新型属于电子温度探测领域，具体涉及一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备。

背景技术

惯性约束聚变（ICF）靶丸内爆压缩的最终目标是热斑物质达到高的温度和高的面密度，热斑的温度和面密度是聚变点火的重要判断依据。其中温度是产生聚变反应所需的必要条件，只有达到一定的温度，聚变反应才可能发生。因此对电子温度的精确探测是研究潜含在热斑状态下物理问题的基础之一，更是研究聚变点火的重点和难点。

而现有诊断技术及设备存在着以下不足：1、现有各种多通道电子温度探测设备在观测靶点同一位置时，由不同通道之间视角差异，所引入的视场差别难以规避。2、电子温度探测设备主要利用针孔或者狭缝提供空间分辨，但针孔或狭缝成像，空间分辨率（约10μm）与集光效率（约10^-9sr量级）较低，对于诸如神光III主机大型激光装置热斑70μm～100μm的典型尺寸及较低的X光发射强度而言，显得不足。3、目前国际上通常在热斑中掺杂少量的中高Z元素，通过测量掺杂元素的谱线来给出热斑电子温度，而掺杂元素的辐射制冷效应是不可忽视的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备。

本实用新型的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备，其特点是，所述的ICF热斑电子温度探测设备包括位于子午方向、反射面相对的球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ，位于弧矢方向、反射面向上的复合球面物镜Ⅲ和X射线的成像板；热斑通过间接或直接驱动惯性约束聚变ICF靶丸内爆获得，热斑发射的X射线沿光路Ⅰ入射到球面物镜Ⅰ反射至复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅰ后截取能量带E₁的X射线，在成像板上成像为二维的单能像Ⅰ，球面物镜Ⅰ的反射面和复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅰ构成一个Kirkpatrick-Baze 镜通道即KB镜通道Ⅰ；所述的热斑发射的X射线沿光路Ⅱ入射到球面物镜Ⅱ反射至复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅱ后截取能量带E₂的X射线，在成像板上成像为二维的单能像Ⅱ，球面物镜Ⅱ的反射面和复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅱ构成另一个KB镜通道Ⅱ；所述的单能像Ⅰ和单能像Ⅱ的信号传输至激光磷屏分析仪进行识别，之后通过数据处理获得热斑的二维电子温度；

所述的复合球面物镜Ⅲ的中心位于球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ的对称面上，成像板的竖直对称面与球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ的对称面重合；

所述的反射面Ⅰ和反射面Ⅱ上分别涂覆有窄能带X光多层膜。

所述的热斑和球面物镜Ⅰ的中心的连线Ⅰ与热斑和球面物镜Ⅱ的中心的连线Ⅱ的夹角θ，即两个通道相对热斑的夹角θ，夹角θ所引入的最大视场几何差别小于KB镜通道Ⅰ和KB镜通道Ⅱ的空间分辨的二分之一。

所述的球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ的反射面上涂覆有单层金属膜。

所述的反射面Ⅰ上的窄能带X光多层膜为依据Bragg衍射原理获得能量带E₁的X光多层膜，反射面Ⅱ上的窄能带X光多层膜为依据Bragg衍射原理获得能量带E₂的X光多层膜。

所述的能量带E₁和能量带E₂的宽度小于等于0.5keV，能量带E₁和能量带E₂之间的间隔大于0.5keV。

本实用新型的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备的工作过程如下：

惯性约束聚变ICF中内爆热斑发出高能X射线，该X射线经过子午方向的球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ反射，仅有低于能量带E₁和能量带E₂的不同截止能点的X射线被反射，形成两个一维成像，而后再经过弧矢方向的复合球面物镜Ⅲ反射后在像面即X射线的成像板上形成两个通道的二维单能成像。所获得的X光二维的单能像Ⅰ和单能像Ⅱ由成像板记录，利用激光磷屏分析仪扫描成像板，即可得到该X光二维的单能像Ⅰ和单能像Ⅱ的二维分布图像。结合两个KB镜通道以及成像板的标定数据，通过对比两个图像的强度，即可得出热斑电子温度的二维分布绝对量。由于两个通道相对热斑的夹角θ所引入的最大视场几何差别小于KB镜通道Ⅰ和KB镜通道Ⅱ的空间分辨的二分之一，通道间的视场差别得到有效规避，因而所得结果为准同视轴的热斑电子温度信息。