[发明专利]一种聚变反应热斑区质子成像方法有效

专利信息
申请号: 201510573724.X 申请日: 2015-09-11
公开(公告)号: CN105280246B 公开(公告)日: 2017-05-10
发明(设计)人: 谷渝秋;滕建;陈佳;朱斌;张天奎;谭放;洪伟;韩丹 申请(专利权)人: 中国工程物理研究院激光聚变研究中心
主分类号: G21B1/25 分类号: G21B1/25
代理公司: 中国工程物理研究院专利中心51210 代理人: 翟长明,韩志英
地址: 621999 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 聚变 反应热 质子 成像 方法 标定 装置 实验
【权利要求书】:

1.一种聚变反应热斑区质子成像方法,其特征在于,包括如下步骤:

a.在标定装置中进行质子成像微型磁四极透镜的标定;

b.在实验装置中进行微型磁四极透镜的物距和像距设定;

c.在实验装置中进行等效光学透镜瞄准;

d.在实验装置中进行实验诊断;

所述的标定装置包括串列静电加速器(9)、质子输运系统(10)、真空靶室(11)以及位于真空靶室(11)内的准直孔(12)、微型磁四极透镜(1)、标定网格(2)和质子探测器(3);所述的串列静电加速器(9)产生的质子束通过质子输运系统(10)注入到真空靶室(11)内,进入真空靶室(11)内的质子束依次通过准直孔(12)、微型磁四极透镜(1)以及紧贴微型磁四极透镜(1)后表面的标定网格(2),成像到与标定网格(2)距离L的质子探测器(3)上;

所述的实验装置包括纳秒激光(8)、聚变真空靶室(7)以及位于聚变真空靶室(7)内的聚变靶球(4)、微型磁四极透镜(1)、等效光学透镜(5)、质子探测器(3)和万向调节装置(6);注入到聚变真空靶室(7)的纳秒激光(8)压缩聚变靶球(4)产生的质子束经过位于万向调节装置(6)上的微型磁四极透镜(1)后成像到质子探测器(3)上;等效光学透镜(5)位于微型磁四极透镜(1)中心位置,并与微型磁四极透镜(1)同轴。

2.根据权利要求1所述的聚变反应热斑区质子成像方法,其特征在于,所述的微型磁四极透镜(1)为永磁铁材料,由四块四极磁铁组成,依次编号为四极磁铁Ⅰ(101)、四极磁铁Ⅱ(102)、四极磁铁Ⅲ(103)和四极磁铁Ⅳ(104);四块四极磁铁同轴排列,横向磁场方向交错排布;四极磁铁Ⅰ(101)和四极磁铁Ⅳ(104)磁场轴向积分强度一样,四极磁铁Ⅱ(102)和四极磁铁Ⅲ(103)磁场轴向积分强度一样,且为四极磁铁Ⅰ(101)的两倍;四极磁铁Ⅰ(101)和四极磁铁Ⅱ(102)之间的距离与四极磁铁Ⅲ(103)和四极磁铁Ⅳ(104)之间的距离相等,且都固定不变;四极磁铁Ⅱ(102)和四极磁铁Ⅲ(103)之间距离可调。

3.根据权利要求1所述的聚变反应热斑区质子成像方法,其特征在于:所述步骤a包括以下步骤:

a1.调节微型磁四极透镜(1)中四极磁铁Ⅱ(102)和四极磁铁Ⅲ(103)之间的距离,使得质子探测器(3)记录到的标定网格(2)的像无畸变;

a2.根据准直孔(12)直径Dz、标定网格(2)尺寸Db1、网格像尺寸Db2以及质子探测器(3)到标定网格(2)的距离L,计算得到微型磁四极透镜(1)的焦距f=LDz/(Db1-Db2)以及主平面到磁铁表面的距离x=L(Dz-Db1)/(Db1-Db2);

a3.固定微型磁四极透镜(1)中的四极磁铁Ⅱ(102)和四极磁铁Ⅲ(103),确定微型磁四极透镜(1)长度为d。

4.根据权利要求1所述的聚变反应热斑区质子成像方法,其特征在于:所述步骤b包括以下步骤:

b1.给定成像的放大倍数M,根据步骤a标定得到的焦距f以及主平面到磁铁表面的距离x,计算得到微型磁四极透镜(1)前表面到聚变靶球(4)的距离为L1=f(M+1)/M-x,微型磁四极透镜(1)后表面到质子探测器(3)的距离为L4=f(M+1)-x;

b2.把步骤a标定好的微型磁四极透镜(1)放置在所述的万向调节装置(6)中,使得微型磁四极透镜(1)到聚变靶球(4)距离为L1,并在万向调节装置(6)末端放置质子探测器(3),使得微型磁四极透镜(1)后表面到质子探测器(3)的距离为L4

b3.固定微型磁四极透镜(1)在万向调节装置(6)上的位置。

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