[实用新型]一种离子信号在线探测记录系统

说明书

本实用新型涉及一种离子信号在线探测记录系统。所述探测记录系统包括：CMOS平板探测器、CMOS成像芯片和混合像素探测器；CMOS平板探测器设置在低能离子的出射区域，CMOS成像芯片设置在中能离子的出射区域，混合像素探测器设置在高能离子的出射区域，低能离子、中能离子和高能离子均是由激光打靶产生的。本实用新型根据激光加速离子束的能谱分布特点，提出了分段式在线探测记录方式，采用三种不同探测器对低、中、高三个能量段的离子信号进行在线探测记录，实现宽能谱范围离子信号在线探测记录，并且能够提高对高能离子的探测灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及等离子体物理和核探测领域，特别是涉及一种离子信号在线探测记录系统。

背景技术

在强场激光等离子体物理研究以及惯性约束聚变研究中，激光与靶相互作用产生的离子种类和能谱是关系实验物理过程的一个关键参数，目前在实验中，我们主要采用汤姆逊谱仪离子能谱进行诊断。而对能谱信号的记录，目前大多数实验中仍采用成像板、CR39等记录介质。实验结束后需要把记录介质从真空靶室环境中取出，进行后处理，才能获得离子信号，大大影响了实验进程。特别是近年来，重频高功率激光不断得到突破，有望在未来的实验中开展重频离子加速研究，从而使得在线记录离子信号成为迫切的需求。虽然现有技术对于在线记录离子信号也有探索，例如：使用MCP(微通道板)或是闪烁晶体加镜头加CCD成像，但是前一种需要超高真空度(1.3e^-4Pa)因此需要专门的真空腔室和真空泵，后一种结构也比较复杂，占用空间比较大。所以，为了在有限空间下实现探测，又有人提出使用CMOS成像芯片探测记录，但是这样的成像方式对高能离子探测灵敏度不高，信噪比比较差，甚至噪声会把信号掩盖，导致无法探测到高能离子，进而无法实现宽能谱范围离子信号在线探测记录，因此设计一种宽能谱范围离子信号在线探测记录系统，对于高重频离子加速实验中能谱的诊断具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种离子信号在线探测记录系统，本实用新型根据激光加速离子束的能谱分布特点，提出了分段式在线探测记录方式，采用三种不同探测器对低、中、高三个能量段的离子信号进行在线探测记录，实现宽能谱范围离子信号在线探测记录，并且能够提高对高能离子的探测灵敏度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种离子信号在线探测记录系统，包括：CMOS平板探测器、CMOS成像芯片和混合像素探测器；

所述CMOS平板探测器设置在低能离子的出射区域，所述CMOS平板探测器用于探测低能离子信号；所述CMOS成像芯片设置在中能离子的出射区域，所述CMOS成像芯片用于探测中能离子信号；所述混合像素探测器设置在高能离子的出射区域，所述混合像素探测器用于探测高能离子信号；所述低能离子、所述中能离子和所述高能离子均是由激光打靶产生的。

可选的，所述CMOS平板探测器包括：第一外壳、CMOS芯片、光纤面板、闪烁晶体和第一金属薄膜；所述第一外壳内由下向上依次设置所述CMOS芯片、所述光纤面板、所述闪烁晶体和所述第一金属薄膜；所述第一外壳和所述第一金属薄膜形成密闭的空间；所述第一金属薄膜用于接收所述低能离子。

可选的，所述CMOS成像芯片包括：第二外壳、CMOS图像传感器、第一感光层和第二金属薄膜；所述第二外壳内由下向上依次设置所述CMOS图像传感器、所述第一感光层和所述第二金属薄膜，所述第一感光层和所述CMOS图像传感器连接；所述第二金属薄膜和所述第二外壳形成密闭的空间，所述第二金属薄膜用于接收所述中能离子。

可选的，所述混合像素探测器包括：第三外壳、读出芯片、第二感光层和第三金属薄膜；所述第三外壳内由下向上依次设置所述读出芯片、所述第二感光层和所述第三金属薄膜，所述第二感光层和所述读出芯片连接；所述第三金属薄膜与所述第三外壳形成密闭的空间，所述第三金属薄膜用于接收所述高能离子。

可选的，所述第一外壳由内向外依次是铝、铅和聚四氟乙烯。