[发明专利]高时间分辨率分幅照相系统

说明书

本发明公开了一种高时间分辨率分幅照相系统，包括成像光路和记录光路，所述成像光路包括第一透镜、分束镜、台阶反射镜和半导体器件，所述台阶反射镜的反射面上具有若干级台阶，任意两级台阶的厚度均不相同，所述半导体器件远离分束镜的一侧表面镀有金属反射膜。采用以上技术方案的高时间分辨率分幅照相系统，实现了对X射线二维空间分布的高时间分辨多幅照相，具有目前传统X射线分幅相机不可达到的高时间分辨能力。

技术领域

本发明涉及激光聚变研究技术领域，具体涉及一种高时间分辨率分幅照相系统。

背景技术

惯性约束聚变有望成为未来清洁利用聚变能源的有效途径，无论在民生经济还是在军事领域均具有重要的研究价值，世界上美国、中国、俄罗斯等大国围绕着激光惯性约束聚变开展了一系列深入的研究。惯性约束聚变根据驱动方式可分为直接驱动和间接驱动，无论哪种方式，最终都体现在对球形靶丸的压缩内爆，最终实现高压高温聚变燃烧，实现点火。

在激光惯性约束聚变研究中，X射线分幅相机是非常重要的诊断系统之一。采用X射线分幅相机，通过测量X射线的时空变化过程，可以完成对多种关键物理量及物理过程的诊断。比如，在间接驱动实验研究中，利用X射线分幅相机通过黑腔腔口测量腔内X射线发光过程，可以诊断出黑腔内等离子体聚心过程；结合X射线背光照相方法，利用X射线分幅相机，可以对靶丸压缩过程进行多幅拍照，从而诊断靶丸压缩速度及对称性等物理量；在内爆压缩后期，利用X射线分幅相机配接KB等显微成像系统，可以对热斑形貌演化过程进行诊断。

然而，受限于当前的电子工业技术发展现状，X射线分幅相机时间分辨通常难以优于40ps，针对某些超快物理过程，难以给出精细的实验数据，从而影响实验的最终分析判断。比如内爆过程中的热斑，其持续过程大约为100ps，因此为了获得热斑精细的演化过程，需要更高时间分辨的诊断技术对其二维形貌演化进行诊断，解决以上问题成为当务之急。

发明内容

为解决现有分幅照相系统时间分辨率低的技术问题，本发明提供了一种高时间分辨率分幅照相系统。

其技术方案如下：

一种高时间分辨率分幅照相系统，包括成像光路和记录光路，其要点在于：所述成像光路包括第一透镜、分束镜、台阶反射镜和半导体器件，所述台阶反射镜的反射面上具有若干级台阶，任意两级台阶的厚度均不相同，所述半导体器件远离分束镜的一侧表面镀有金属反射膜；

待测X射线从半导体器件镀有金属反射膜的一侧表面射入，同时，超短脉冲激光依次经第一透镜和分束镜射向台阶反射镜，由台阶反射镜反射回若干束成像光束，各束成像光束先后依次射入半导体器件，再依次经金属反射膜和分束镜反射后引入记录光路，并由记录光路进行记录。

采用以上方式，在半导体器件中，各空间区域X射线引起的光折变效应，由于强度不同，对探针光(即各束成像光束)形成不同程度的相位调制，转化为探针光的强度调制，也就是说，将待测X射线的空间强度信息，转化为探针光的空间强度调制；通过台阶反射镜的结构设计，不仅使各束成像光束能够成像半导体器件的不同位置，而且由于各束成像光束到达的时间各不相同，形成超短脉冲时间序列，因而使各束成像光束能够携带待测X射线不同时间的强度信息，并最终由记录光路记录，从而实现了对X射线二维空间分布的高时间分辨多幅照相，具有目前传统X射线分幅相机不可达到的高时间分辨能力(优于10ps)。

作为优选：各级所述台阶的反射面均为平面结构，任意两级台阶的反射面的倾角均不相同，并使成像光束能够错位叠加地作用在半导体器件的表面。采用以上方式，能够覆盖半导体器件的更多位置。

作为优选：各级所述台阶的厚度关系呈等差数列分布。采用以上方式，能够更精确地控制时间分辨率。

作为优选：所述记录光路包括第二透镜、第三透镜、频域滤波器件和CCD，所述第二透镜位于分束镜和频域滤波器件之间，所述第三透镜位于频域滤波器件和CCD之间。采用以上方式，能够准确地记录照相结果。