[发明专利]一种高时间分辨软X射线能谱仪

说明书

本发明提供了一种高时间分辨软X射线能谱仪，该方案包括有黑腔、前置狭缝阵列、多层镜阵列、滤片阵列、中性衰减片阵列、CMOS相机、开缝闪烁体、X射线条纹相机；黑腔内部受激光辐照产生的X射线依次经过前置狭缝阵列、多层镜阵列、滤片阵列、中性衰减片阵列后一部分X射线进入X射线条纹相机阴极狭缝被测量，另一部分X射线照射在开缝闪烁体上，并通过CMOS相机观测X射线在开缝闪烁体上产生的可见光图像对不同通道瞄准位置在线监测和校准。该方案能够用于开展高时间分辨软X射线能谱测量，增加系统的可靠性及工程可行性。

技术领域

本发明涉及的是X射线探测领域，具体涉及一种高时间分辨软X射线能谱仪。

背景技术

在现有技术中，采用基于X射线二极管（XRD）探测器的软X射线能谱仪进行软X射线能谱测量，通过不同金属滤片、平面镜与XRD探测器相结合，可实现10-18道不同能带X射线辐射流强度测量，利用反卷积技术，结合精密标定获得的不同通道的响应函数，可获得时间分辨约为180 ps、能区为0.08-4.5 keV范围内的软X射线能谱，名称为《滤波XRD阵列探测器能谱反卷积》（Recover soft x-ray spectrum using virtual flat response channelswith filtered x-ray diode array，Song Tianming, Yang Jiamin, Yi Rongqing etal. Review of Scientific Instruments，2012，83，113102.）的文章对其基本原理进行了详细说明。

现有技术中，基于XRD探测器的软X射线能谱仪元件多，安装、调试工作量极大，过程复杂；不同通道滤片、平面镜标定流程复杂，且元器件响应随时间持续降低，需频繁开展标定和维护；实验过程中色散用平面镜的掠入射角度精度难以保证，且瞄准位置很难确认；受限于XRD探测器的响应性能，时间分辨很难提升。因此，当前基于X射线二极管（XRD）探测器的软X射线能谱仪利用率极低，很难获得高质量的实验数据。

发明内容

本发明的目的，为了克服已有技术中基于XRD探测器的软X射线能谱仪元件多、装调复杂、标定维护工作量大、瞄准位置难以确定、时间分辨有限的不足的不足，而提供一种高时间分辨软X射线能谱仪的技术方案，该方案能够用于开展高时间分辨软X射线能谱测量，增加系统的可靠性及工程可行性。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种高时间分辨软X射线能谱仪，包括有黑腔、前置狭缝阵列、多层镜阵列、滤片阵列、中性衰减片阵列、CMOS相机、开缝闪烁体、X射线条纹相机；黑腔内部受激光辐照产生的X射线依次经过前置狭缝阵列、多层镜阵列、滤片阵列、中性衰减片阵列后一部分X射线进入X射线条纹相机阴极狭缝后被测量，另一部分X射线照射在开缝闪烁体上，并通过CMOS相机观测X射线在开缝闪烁体上产生的可见光图像对不同通道瞄准位置在线监测和校准；开缝闪烁体设置于条纹相机阴极狭缝的外圈；CMOS相机与X射线条纹相机的轴线成一夹角；多层镜阵列和滤片阵列组合，对X射线进行能选，从而得到不同能带内X射线辐射流强度分布，通过解谱能够获得X射线能谱；中性衰减片阵列用于调节不同能带X射线辐射流强度，使得进入X射线条纹相机阴极狭缝的X射线辐射流强度相近，降低对X射线条纹相机动态范围的要求。

作为本方案的优选：前置夹缝阵列能够替换为前置针孔阵列。

作为本方案的优选：多层镜阵列共有两组，每组包含5片多层镜，X射线入射到两组多层镜阵列上的入射角相同。

作为本方案的优选：多层镜阵列的能量分辨优于15。

作为本方案的优选：多层镜阵列和滤片阵列组合确定的能带的中心能点在0.1-4keV范围内。

作为本方案的优选：X射线条纹相机的时间分辨优于50 ps。

作为本方案的优选：开缝闪烁体为GAGG塑料闪烁体。