[发明专利]一种空间分辨辐射流探测设备

说明书

技术领域

本发明属于X射线探测领域，具体涉及一种空间分辨辐射流探测设备。

背景技术

激光驱动黑腔能够将激光能量转换成近普朗克软X射线，而在间接驱动惯性约束聚变ICF中经常使用。这测量到的X射线能够用来推导辐射温度，辐射温度是黑腔辐射源最重要的参数之一，也是探索激光与黑腔相互作用物理过程的基础。然而黑腔内部特定区域（非光斑、光斑或靶丸）X射线辐射流的空间分辨探测是间接驱动ICF实验中尚未解决并且很重要的问题。

而现有诊断设备存在着以下不足：1、由于一般黑腔注入口内径小，约，现有诊断设备有效探测面直径为毫米量级，光斑区、非光斑区域以及靶丸区域所发出的X射线都同时被这些诊断工具所探测到。另一方面激光打在注入口边沿产生的X射线仍然大量混杂在上述探测器的接收视场中。 2、尽管X射线分幅相机、条纹相机能够对X射线时、空演化进行诊断，但是它们都难以定量地测出X射线辐射流。而软X光多道能谱仪（Dante）、CVD金刚石探测器和平响应X射线探测器F-XRD虽然都能够测得辐射流的绝对量，但这些诊断工具又不具有空间分辨。

发明内容

为了克服现有技术中诊断设备不能同时进行时空分辨辐射流定量探测的不足，本发明提供一种空间分辨辐射流探测设备。

本发明的空间分辨辐射流探测设备，其特点是，所述的设备包括摄像头和在光路上依次排列的针孔透镜组件、限孔成像板、限孔板、平响应X射线探测器F-XRD。所述的针孔透镜组件包括针孔板和环形透镜，所述的针孔板嵌套在环形透镜中部。所述的限孔成像板粘贴在限孔板上。所述针孔板上的针孔中心、限孔成像板的限孔中心、限孔板的限孔中心与平响应X射线探测器F-XRD的灵敏面中心在同一条光路直线上。黑腔置于针孔透镜组件的前方。摄像头视线与光路直线之间设置有一夹角，摄像头用于实时监视限孔成像板上由环形透镜对黑腔注入口所成的可见光像与限孔之间位置关系。

黑腔注入口发出可见光，经针孔透镜组件中环形透镜成像到限孔成像板上，确定限孔成像板限孔与黑腔的可见光像的位置关系。黑腔注入口发出的X射线穿过针孔透镜组件中针孔后，X射线经过限孔成像板的限孔和限孔板的限孔，到达平响应X射线探测器F-XRD的灵敏面，引起平响应X射线探测器F-XRD响应，X射线能流由限孔对应于黑腔注入口内部分区域的辐射流，同时限孔成像板记录黑腔注入口通过针孔透镜组件中针孔所成X光像，这样实现空间分辨的辐射流测量。

所述的环形透镜主光轴垂直于所述的针孔板。

所述的摄像头视线与光路直线之间的夹角范围为20°~ 40°。

所述的针孔板上的针孔中心与环形透镜主光轴距离为百微米量级及其以下。

所述的针孔板的针孔直径小于或等于百微米量级。

所述的针孔板为厚度在20um~100um之间的钽片。

所述的环形透镜成像的物距、像距与针孔板针孔成像的物距、像距分别相同。

所述的限孔成像板的限孔与所述的限孔板的限孔大小相同。

所述的限孔成像板的限孔与限孔板的限孔直径大于经理论计算的设备空间分辨率与针孔透镜组件的针孔成像放大倍数的乘积，并小于所述黑腔注入口尺寸与针孔透镜组件的针孔成像放大倍数的乘积，同时小于平响应X射线探测器F-XRD的灵敏面大小。

所述的限孔板厚度为20um~100um量级的钽片。

所述的平响应X射线探测器F-XRD采用基于时间，经过绝对标定，在光子能量范围0.1~4KeV平响应X射线探测器。

所述的黑腔为间接驱动惯性约束聚变中的常用黑腔。

所述的环形透镜材料采用K9玻璃。

本发明有益效果是：

1.本发明能够实现具有时间与空间分辨地X射线辐射流定量探测。

2.本发明的空间分辨达到100um量级及其以下。

3.本发明对X射线的探测不受激光打在注入口边沿产生的额外X射线影响，具有广阔应用前景。

附图说明

图1为本发明的空间分辨辐射流探测设备光路结构示意图；

图2为本发明的空间分辨辐射流探测设备中的针孔透镜组件结构示意图；

图3为本发明的空间分辨辐射流探测设备瞄准过程中摄像头采集的可见光图像；

图4为本发明的空间分辨辐射流探测设备在打靶实验过程中限孔成像板记录的X光图像；