[发明专利]一种平响应的霍尔晶体

说明书

本发明提供了一种平响应的霍尔晶体，所述的平响应霍尔晶体由变化弧长、变化收光立体角、变化曲率半径的特殊锥面晶体构成。该晶体由一系列弧带紧密连接组成，相邻弧带的长度、收光立体角、曲率半径连续变化。光源发射光不同的入射波长对应于晶体不同的弧带，在晶体弧带上进行衍射分光，经过晶体反射后成像到记录设备上。本发明通过不同弧带弧长、收光立体角、曲率半径的特殊设计，实现晶体和记录设备对不同波长入射光的光谱响应效率一致，达到平响应的效果。本发明的晶体结构能够实现光源不同波长发射光的光谱响应一致，不受入射光波长的影响，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于X射线探测领域，具体涉及一种平响应的霍尔晶体。

背景技术

在惯性约束聚变、高能量密度物理、天体物理等相关领域，激光与物质相互作用产生X光线谱发射。X光线谱发射包括电子与离子、电子与电子、离子与离子之间各自相互作用引发的激发、退激发、复合等各种物理过程。通过对等离子体发射、X光泵浦荧光、X光汤姆逊散射等物理过程的高能谱分辨测量，可获得相关线谱波长(能量)与其强度、特征线特性、线谱强度比、线谱展宽、线谱移动等，进一步得到等离子体的电子温度、电子密度、离化度、离化分布等物质状态参数。X光线谱诊断是相关实验研究中至关重要的问题。现有的X光线谱诊断中，晶体对不同波长入射光的衍射效率η(λ,x)不一致，η(λ,x)随波长λ发生变化并由晶体材料共同决定；记录设备上信号强度由晶体响应、记录设备响应共同决定，记录设备对不同波长入射光的响应效率φ(λ,y)不一致，φ(λ,y)随λ发生变化且与记录设备相关，y代表记录设备类型。这导致了记录设备上信号强度随入射光λ发生变化，并且与光源强度关系十分复杂，需要经过复杂的数据处理过程才能得到光源线谱强度信息。因此，现有诊断存在以下不足：1、数据处理方法和处理过程繁琐，费时费力且容易出错；2、经过数据处理环节引入不确定度，实验测量信号精度降低，置信度降低。

发明内容

为了克服现有诊断技术中的不足，本发明提供一种平响应的霍尔(Hall)晶体，通过该晶体进行衍射的光谱，经过简单数据处理即可得到光谱强度，解决了传统晶体需要经过复杂的数据处理过程才能得到光源线谱强度信息。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种平响应的霍尔晶体，其特点是，所述的晶体由一系列沿色散方向排布的若干弧带紧密连接组成，各相邻弧带的长度、收光立体角及曲率半径连续变化，组成该晶体的不同弧带对不同波长的光进行衍射分光，同一弧带对相同波长的光进行衍射；其中，平响应指晶体响应和记录设备响应构成的整体响应与入射光波长无关。光源发射不同波长的光，分别对应于晶体不同的弧带，在晶体弧带上进行衍射分光，经过晶体反射后成像到记录设备上。

其中，所述弧带的弧长L(λ)为：L(λ)＝C₀R(λ)DSη^-1(λ,x)φ^-1(λ,y)sin^-1θ(λ,x)cos^-3θ(λ,x)，其中，C₀的表达式为N(λ)为不同波长入射光时的记录设备信号强度，I₀(λ)为不同波长的光源强度，R(λ)为晶体曲率半径，D为光源与像点之间的水平距离，S为光源面积，η(λ,x)为晶体对不同波长入射光的衍射效率，λ为光波长，x代表晶体材料，φ(λ,y)为记录设备对不同入射波长入射光的响应效率,y代表记录设备类型，θ(λ,x)为晶体对不同波长入射光的布拉格衍射角，满足布拉格衍射公式2dsinθ(λ,x)＝λ，其中2d为晶体材料的晶格常数，由晶体本身材料特性决定，λ为入射光波长。

本发明通过不同弧带弧长、收光立体角、曲率半径的特殊设计，实现了晶体和记录设备对不同波长入射光的光谱响应效率一致，达到平响应的效果。

优选的，所述弧带的收光立体角为弧带所占的立体角，其表达式为

优选的，所述弧带的曲率半径为R(λ)，其表达式为其中θ(λ,x)为衍射角，H为光源到晶体弧带最低点所在平面之间的垂直距离，D为光源与像点之间的水平距离。