[发明专利]一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器

说明书

本发明涉及一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，包括耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、带孔反射镜、真空隔离窗、长工作距离物镜或中心带孔的全反射物镜、衰减片、可见光分束器、吸收器、两套高速线阵或多线探测器、数据采集与处理系统。本发明能够获得高重频自由电子激光的单脉冲波前信息。

技术领域

本发明涉及一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器。

背景技术

高重频X射线自由电子激光(XFEL)具有高亮度、高相干性、超短脉冲、高重频的特点，是基础科学研究的利器，所以欧美发达国家都在建设高重频X射线自由电子激光。自由电子激光实验通常是单个脉冲即可获得一个实验数据，而高重频(10-1000kHz)X射线自由电子激光意味着每秒可以完成10000～1000000获得个实验数据，这将给基础科学研究带来革命性的工具。但是目前高重频X射线自由电子激光也有些缺点，比如每个脉冲都有特异性，各不相同。这样从实验角度希望获得每个脉冲的信息用于实验数据的分析处理，同时X射线自由电子激光的产生技术也需要每个脉冲的信息与产生过程的参数间进行相关性分析，从而可以不断提高X射线自由电子激光的性能。而波前测量技术可以获得光束的波前信息从而获得光束的尺寸、发散角、品质因子、相对单脉冲能量等丰富的信息，因此单脉冲波前检测对于X射线自由电子激光实验和产生都可以提供非常重要的信息。对于低重频自由电子激光(1-100Hz)的单脉冲波前探测已经有许多相关的方案和实验结果，对于高重频下积累波前探测也有相关的实验和方法，但是高重频下单脉冲测量受限于面阵探测器的成本及采集速度，一直没有合理的方案。本人申请的专利X射线自由电子激光单脉冲耐损伤波前探测及矫正系统(申请号：202010429379.3)可以在低重频下采集单脉冲波前信息，或者在对X射线自由电子激光进行积累波前测量，受到面阵探测器采集能力和数据传输能力的限制很难实现高重频单脉冲的连续测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：高重频X射线自由电子激光的单脉冲波前连续探测。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，包括耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、带孔反射镜、真空隔离窗、长工作距离物镜或中心带孔的全反射物镜、衰减片、可见光分束器、吸收器、两套高速线阵或多线探测器、数据采集与处理系统，其中：

耐损伤十字双向光栅是在耐损伤材料上刻蚀的两个刻线方向相互垂直的光栅，耐损伤十字双向光栅的光栅类型在硬X射线波段为π/2或π相位光栅，在软X射线波段为吸收光栅，两个方向形成类十字；

耐损伤十字双向光栅安装在光栅调节系统上，光栅调节系统用于分别控制耐损伤十字双向光栅的三维角度、三维平动；

耐损伤闪烁体用于把通过耐损伤十字双向光栅后的形成光栅自成像的X射线转化为可见光荧光；

X射线自由电子激光入射到耐损伤闪烁体产生的可见光荧光直接被带孔反射镜偏转90°，让透过的X射线自由电子激光避开带孔反射镜镜面，从带孔反射镜的中心孔穿过；或者由放置在真空内的中心带孔的全反射物镜直接接收耐损伤闪烁体产生的可见光荧光，再通过带孔反射镜偏转90°，让透过的X射线自由电子激光避开带孔反射镜镜面，从带孔反射镜的中心孔穿过；

耐损伤闪烁体和带孔反射镜封装在一起，形成封装体；或者耐损伤闪烁体、全反射物镜和带孔反射镜封装在一起，形成封装体；封装体留有透射孔、反射孔，封装体整体安装在封装体支撑上；

吸收器用于吸收从带孔反射镜透过的X射线自由电子激光；

耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、带孔反射镜、封装体支撑及吸收器均封装在真空腔内；或者耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、全反射物镜、带孔反射镜、封装体支撑及吸收器均封装在真空腔内