[发明专利]一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器

权利要求书

1.一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，包括耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、带孔反射镜、真空隔离窗、长工作距离物镜或中心带孔的全反射物镜、衰减片、可见光分束器、吸收器、两套高速线阵或多线探测器、数据采集与处理系统，其中：

耐损伤十字双向光栅是在耐损伤材料上刻蚀的两个刻线方向相互垂直的光栅，耐损伤十字双向光栅的光栅类型在硬X射线波段为π/2或π相位光栅，在软X射线波段为吸收光栅，两个方向形成类十字；

耐损伤十字双向光栅安装在光栅调节系统上，光栅调节系统用于分别控制耐损伤十字双向光栅的三维角度、三维平动；

耐损伤闪烁体用于把通过耐损伤十字双向光栅后的形成光栅自成像的X射线转化为可见光荧光；

X射线自由电子激光入射到耐损伤闪烁体产生的可见光荧光直接被带孔反射镜偏转90°，让透过的X射线自由电子激光避开带孔反射镜镜面，从带孔反射镜的中心孔穿过；或者由放置在真空内的中心带孔的全反射物镜直接接收耐损伤闪烁体产生的可见光荧光，再通过带孔反射镜偏转90°，让透过的X射线自由电子激光避开带孔反射镜镜面，从带孔反射镜的中心孔穿过；

耐损伤闪烁体和带孔反射镜封装在一起，形成封装体；或者耐损伤闪烁体、全反射物镜和带孔反射镜封装在一起，形成封装体；封装体留有透射孔、反射孔，封装体整体安装在封装体支撑上；

吸收器用于吸收从带孔反射镜透过的X射线自由电子激光；

耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、带孔反射镜、封装体支撑及吸收器均封装在真空腔内；或者耐损伤十字双向光栅、光栅调节系统、耐损伤闪烁体、全反射物镜、带孔反射镜、封装体支撑及吸收器均封装在真空腔内在带孔反射镜反射光束位置处设有真空隔离窗；若耐损伤闪烁体和带孔反射镜封装在一起形成封装体，则被带孔反射镜偏转90°的可见光荧光通过真空隔离窗后先被长工作距离物镜收集后，再由经由衰减片及可见光分束器进入两套高速线阵或多线探测器组件，长工作距离物镜用于显微成像；若由耐损伤闪烁体、全反射物镜和带孔反射镜封装在一起形成封装体，则被带孔反射镜偏转90°的可见光荧光直接经由衰减片及可见光分束器进入两套高速线阵或多线探测器组件；

衰减片用于调节进入两套高速线阵或多线探测器的光强，提高系统的动态响应能力；

可见光分束器用于将长工作距离物镜的收集的光束或者直接反射带孔反射镜的光束分成两束；

两套高速线阵或多线探测器组件分别用于接收可见光分束器的透射光束和反射光束，并且两套高速线阵或多线探测器组件分别接收耐损伤十字双向光栅两个方向自成像；

长工作距离物镜、衰减片、可见光分束器、吸收器、两套高速线阵或多线探测器整体集成在一起，并整体通过三维电动调节系统固定在真空腔体上，实现整体三维平动；或者衰减片、可见光分束器、吸收器、两套高速线阵或多线探测器整体集成在一起，并整体通过三维电动调节系统固定在真空腔体上，实现整体三维平动；

由数据采集与处理系统采集高速线阵或多线探测器组件输出的数据，并对数据进行处理。

2.如权利要求1所述的一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，所述耐损伤十字双向光栅的光栅周期由待测的X射线自由电子激光波长确定；在耐损伤材料上刻蚀的两个刻线的刻线长度大于等于1个光栅周期。

3.如权利要求1所述的一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，所述耐损伤闪烁体采用雅阁闪烁体或金刚石闪烁体；所述耐损伤闪烁体厚度小于20微米。

4.如权利要求1所述的一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，所述带孔反射镜的中心孔的直径由所述X射线自由电子激光的尺寸决定。

5.如权利要求1所述的一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，所述真空隔离窗窗片为光学级平板，面型精度好于8λ，λ是632nm波长，不影响成像质量。

6.如权利要求1所述的一种高重频X射线自由电子激光单脉冲波前探测器，其特征在于，所述吸收器由水冷金刚石、碳化硼和钨复合而成。