[发明专利]一种聚变反应热斑区质子成像方法

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D_z、标定网格（2）尺寸D_b1、网格像尺寸D_b2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=LD_z/（D_b1-D_b2）以及主平面到磁铁表面的距离x=L（D_z-D_b1）/（D_b1-D_b2）；

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。