[发明专利]一种ICF靶丸的检测新装置及定位方法

说明书

本发明涉及一种ICF靶丸的检测新装置及定位方法。本发明包括激光器、扩束器、第一分束镜、第二分束镜、第三分束镜、平面反射镜、待测靶丸、透镜、CCD图像传感器、电脑、高功率LED、光阑。将靶丸以10μm的间隔移动，采集每个位置处的背光投影图像，进行滤波、孔径提取等图像预处理工作后，计算亮环附近区域的锐度，锐度最大的位置满足物像共轭关系。将靶丸移到该位置后，继续以1μm的间隔，在前后10μm的区间内移动。重复上述采集、图像预处理、锐度计算步骤，将靶丸移到新的锐度最大位置，完成定位。本发明提出的靶丸检测新装置与定位方法，适用于常规的筒状真空空间，并且能实现快速、精确的自动定位。

技术领域

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种ICF靶丸的检测新装置及定位方法。

背景技术

惯性约束核聚变(ICF)是实现可控核聚变的主流方案之一，在核聚变研究中具有重大意义。靶丸作为所有N束激光束会聚，并内爆从而诱发核聚变的核心，其内表面光洁度、同心度、均匀性具有极苛刻的要求。为此，对其实施质量控制非常重要。

根据测量的原理，有多种靶丸冰层折射率与厚度检测装置。美国劳伦斯·利弗莫尔实验室利用干涉法检测(Interferometric measurement of laser fusion targets.(Applied optics，1978,Vol.17,No.22:P3641～3646))，其干涉装置具体为一个泰曼-格林仪。干涉法检测靶丸除了泰曼-格林干涉仪法，亦有马赫-曾德干涉仪法、剪切干涉仪等。背光投影法作为一种结构简单的方法在靶丸检测中有广泛的应用。中国工程物理研究院激光聚变研究中心，使用背光投影法表征靶丸冰层内表面粗糙度，即靶丸内冰层厚度分布(背光阴影成像技术表征ICF靶丸内表面粗糙度.(强激光与粒子束,2010,VOL.22,No.12:P2880～2884))。X射线照相术相对干涉法和背光投影法可以弥补必须预先假设靶丸冰层折射率或厚度的不足，而可以得到不受折射率影响的厚度值。但相比干涉法和背光投影法，X射线照相术的胶片曝光时间长，精度较低，并且对器材要求较高。法国的LMJ项目中同时使用了干涉法和背光投影法(Observer for a thick layer of solid deuterium-tritium usingbacklit optical shadowgraphy and interferometry.(Applied optics,2007,VOL.46,No.33:P8193～8201))，利用干涉法估计出靶丸两极处的冰层厚度，再通过背光投影求解冰层厚度的分布。该方法的求解精度较高，但是同样不能同时求解冰层的折射率和厚度。

通常来讲，靶丸内冰层折射率与厚度均需求解，虽然可能已知这几个量的标称值，但可能与实际值有差异。一般单个方法只可解出单个未知数，如单独使用干涉法或背光投影法等，只可在假设其中一个值的情况下解出另一个未知数。X射线照相法可以排除折射率的影响，解出绝对的厚度值。但是X射线照相法对实验仪器要求较高，测量时间长，并且无法测量折射率。为了解决这个问题，结合了干涉法和背光投影法的系统装置，可以根据一定的算法同时求解两个未知数。如在专利(一种ICF靶丸内冰层折射率与厚度的测量方法及装置)中，提供了一种十字交叉型的系统装置及对应测量方法。该测量方法可用于同时测出靶丸内冰层折射率和厚度。但是对于多数靶丸检测系统，需将靶丸置于一筒状的通道内，这时十字交叉型系统装置不再适用。需要一种新的系统装置，该装置既可以满足靶丸内冰层折射率与厚度的同时测量，又可满足实际检测中的环境需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种ICF靶丸的检测新装置及定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：