[发明专利]具有屏蔽伽马辐射效果的X光针孔阵列相机及其装配方法

说明书

本发明涉及一种具有屏蔽伽马辐射效果的X光针孔阵列相机，每两个平面反射镜相对排布，并顶靠在同一块重金属块材上，构成一个反射镜对；将多个镜对分别置于针孔阵列成像后的光路中，重金属块材用于吸收直穿伽马辐射以保护像面记录设备，平面反射镜用于偏折X光光路，实现入射X射线与伽马射线的分离；重金属块材具有一定的尺寸和面夹角以控制各镜对的空间姿态和夹角，从而保证各针孔的成像点间隔能够符合像面记录设备的要求；重金属块材沿X光的通过区域开一定宽度和深度的槽，以避免遮挡前序镜对反射后X光和保证后序镜对入射前X光的通过。与现有技术相比，本发明整体结构紧凑，系统耦合精度高，易于实现与像面记录设备的匹配。

技术领域

本发明涉及一种X光针孔阵列相机，尤其是涉及一种基于反射镜结构实现X光与伽马射线的光路分离，以有效屏蔽伽马辐射对像面记录设备成像干扰的X光针孔阵列相机。

背景技术

激光惯性约束聚变(ICF)是实现受控热核聚变的有效途径之一。它是通过激光驱动对热核燃料进行内爆压缩，使其达到高温高密度状态，在内爆运动过程中惯性约束下实现热核点火和燃烧，从而获取聚变能的方法。ICF领域研究工作的开展无论对国民经济、军事应用，还是对于基础研究探索都有着重要而特殊的意义。

辐射的对称性、均匀性和等离子体的流体不稳定性等对激光聚变的成败起着至关重要的作用。对内爆压缩区进行成像分析，是获得这些物理信息的重要手段。当内爆靶丸被压缩时，压缩区域具有很高的等离子体密度和温度，从而导致强烈的X射线辐射，同时当内爆压缩区域发生核聚变反应时，会产生超高通量的中子(美国NIF装置高脚脉冲实验DT聚变中子产额已经超过10¹⁵)。聚变中子会在整个靶场区域输运，通过散射反应改变能量和运动方向，并通过(n，γ)反应产生次级伽马射线。该区域还将同时辐射α粒子和质子等带电粒子。由于目前高能粒子产额的问题，带电粒子成像和中子成像技术难以奏效，X射线成像手段仍是内爆压缩区域成像的最好选择。

常用的X光波段诊断设备是针孔阵列相机，其基于各针孔对靶丸的直射投影成像工作，并利用X光CCD或分幅相机等像面记录设备对信号进行记录，可以获得靶丸在实验过程中的静态积分或动态分辨的图像。在针孔阵列前放置滤光片，可以过滤可见光和部分低能的X光。而在超短超快激光类型的惯性约束聚变中，由于能量密度更高，等离子体辐射包含更多的伽马射线和中子。伽马射线与中子辐射随X光辐射共同入射到像面记录设备，产生大量的本底噪声，使得X光信号掩盖在其中无法有效记录，同时还对像面面元造成损伤。

在针孔阵列后放置镀有X光薄膜(如X光多层膜或单层膜等)的平面反射镜，进而利用薄膜对X光的布拉格衍射将X光光路进行转折，可以将X光从其他信号中提取出来单独记录，从而具有屏蔽伽马射线的效果。但是这种技术在实际应用中存在以下两个关键问题有待解决。首先，X光薄膜工作在掠入射角度，在配合针孔阵列成像时平面反射镜需要具有很大的尺寸，此时掠入射角变化范围大，平面反射镜和X光薄膜制备均比较困难；其次，平面反射镜在掠入射形式下的截面尺寸很小，而针孔阵列各通道成像后必须确保均能入射在平面反射镜上，同时其反射后的像点排布也需要满足X射线CCD或分幅相机等像面记录设备对各通道像点间隔的要求，因此平面反射镜与针孔阵列的耦合难度很大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有屏蔽伽马辐射效果的X光针孔阵列相机及其装配方法。

本发明的平面反射镜元件能够对特定波长或范围的X光反射，因此实现了X光光路的偏折，从而将有效的X光信号从伽马射线的背景噪声中提取出来。重金属块材本身用于吸收直穿伽马辐射以保护像面记录设备，并具有一定的尺寸和面夹角用于控制镜对的空间姿态和夹角，从而保证由物点发出的X射线经平面镜的反射光路在像面的间隔符合记录设备的要求。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

包括多个依次置于针孔阵列成像后的光路中的反射镜对，所述的反射镜对通过将两个平面反射镜相对排布，并顶靠于同一块重金属块材上构成；