[发明专利]适用于X射线成像的全光分幅系统

说明书

本发明公开了一种适用于X射线成像的全光分幅系统，包括短脉冲激光器、光束扩束透镜对、台阶反射镜、前置楔形透镜阵列、X射线发射源、X射线成像器件、超快X射线响应芯片、后置楔形透镜阵列、成像物镜和记录相机。采用以上技术方案的适用于X射线成像的全光分幅系统，整个系统大部分使用的全光器件，可有效避免强电磁环境对测量器件的电磁干扰，能在强电磁辐射环境中使用；而且通过对关键单元器件的快速调整替换，可以较为方便的改变分幅图像之间的幅间隔；同时不同幅图像之间对于X射线源像视差较小。

技术领域

本发明涉及光分幅技术领域，具体涉及一种适用于X射线成像的全光分幅系统。

背景技术

在激光惯性约束聚变领域，对内爆聚变核反应区图像的时空高分辨测量是一个难题。核反应持续时间仅为数百皮秒，其中变化过程相当剧烈，而其所反映的物理图像对于控制激光打靶参数、评估内爆性能均有重要作用。内爆核反应会因产生处大量的X射线，对于这些X射线图像的含时测量可以反演出实际的核反应区实时变化图像，因此，需要使用分幅测量的方法对不同时刻的X射线图像进行记录，从而通过获得序列的X射线图像来表征内爆核反应区的变化情况。

传统的X射线分幅技术采用的是电扫描微带技术，将X射线源利用阵列成像器件(真空阵列等)成像至金属微带，利用电流通过金属微带的时间差来记录X射线图像。这种技术存在几个问题，一是采用的是电子器件和扫描电路，在强电磁环境中易受干扰，造成测量失准的问题；二是为了获得足够多的分幅图像，需要采用较多的阵列成像器件，而每个成像器件由于空间位置的差异，对于X射线源的成像是存在较大的视差的；三是单幅记录时间和幅间隔时间是固定的，无法调节。

解决以上问题成为当务之急。

发明内容

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种适用于X射线成像的全光分幅系统。

其技术方案如下：

一种适用于X射线成像的全光分幅系统，其要点在于，包括短脉冲激光器、光束扩束透镜对、台阶反射镜、前置楔形透镜阵列、X射线发射源、X射线成像器件、超快X射线响应芯片、后置楔形透镜阵列、成像物镜和记录相机；

所述台阶反射镜靠近前置楔形透镜阵列的一侧表面凸出形成有若干相互平行的台阶反射面，各台阶反射面的凸出高度呈等差数列关系；

所述前置楔形透镜阵列由分别与各台阶反射面一一对应的前置楔形透镜组成，所述后置楔形透镜阵列由与前置楔形透镜数量相同的后置楔形透镜组成，各前置楔形透镜与各后置楔形透镜镜像对称地设置在超快X射线响应芯片的法线两侧；

X射线发射源发射的X射线经X射线成像器件成像至超快X射线响应芯片上，并在超快X射线响应芯片上形成X射线源像，同时，短脉冲激光器发射的探针光经光束扩束透镜对扩束后由台阶反射镜上的各台阶反射面分割为时间间隔呈等差数列关系的若干个子光束，各子光束分别经对应的前置楔形透镜先后依次聚焦在超快X射线响应芯片上的子光束叠加像区域，并携带X射线源像信息从超快X射线响应芯片反射至对应的后置楔形透镜，各子光束分别由对应的后置楔形透镜准直为相互平行的平行光，各平行光均经成像物镜成像至记录相机的记录面上，其中X射线源像位于子光束叠加像区域中，X射线源像的面积小于子光束叠加像区域的面积。

作为优选：所述光束扩束透镜对包括依次设置在短脉冲激光器和台阶反射镜之间的短焦透镜组、可调光阑和长焦透镜组，所述可调光阑的小孔大小可调，并位于短焦透镜组和长焦透镜组焦点重合的位置。

采用以上结构，能够稳定可靠地对探针光进行扩束和整形，其中短焦透镜组和长焦透镜组的焦距之比即为扩束倍数，能够适应性地进行调整，并且能够根据激光输出模式的异常，调节光阑的小孔大小，方便地对激光光束进行整形。