[发明专利]一种ICF内爆靶丸内爆过程的X光成像装置及方法

说明书

本申请公开了一种ICF内爆靶丸内爆过程的X光成像装置及方法，成像装置结构简单，具有较高结构稳定性，通过分析晶体过滤掉其他无用信息，仅获取X射线与待检测的内爆靶丸的相衬信息，实现更高的时空分辨率的重构成像，从而提高适用范围，同时，通过条纹相机中的入口狭缝部向下运动，可以形对内爆过程中不同时刻的内爆靶丸的电荷累加，从而获得内爆靶丸的内爆过程中不同时刻的内爆图像，解决了ICF内爆靶丸内爆过程不能观测的技术问题。

技术领域

本申请涉及X光成像技术领域，尤其涉及一种ICF内爆靶丸内爆过程的X光成像装置及方法。

背景技术

由于惯性约束聚变(简称ICF)的靶丸内爆过程的高空间分辨时变信息反应了惯性力做功以及电子热传导、辐射热传导等能量输运带来的靶丸流体状态的时空演化情况，这些演化情况将直接影响聚变点火的成败，因此，获取惯性约束聚变(简称ICF)的靶丸内爆过程的高空间分辨时变X光成像信息是深入研究内爆辐射烧蚀、向心驱动以及热斑演化等细致物理过程的难点。

目前，常用的X射线时变成像系统包括针孔+分幅相机方式、晶+分幅相机方式以及多通道KB镜+分幅相机方式。

针对上述成像系统存在以下问题：1)目前的针孔+分幅相机方式能够提供的空间分辨率在10μm以上，这对于研究尺寸仅为30-60μm的内爆热斑演化是明显不足的，导致适用范围较小；2)晶+分幅相机方式采用的是近轴反射原理，碎片屏蔽较难，易损坏，同时，弯晶压弯过程加工难度较大不大适合广泛应用；3)尽管多通道KB镜+分幅的空间分辨高，100μm场范围内能达到2.5μm分辨率，但由于多通道KB镜的多通道之间存在的较大的视角差异所引入的视场差异(改视场差异大10％以上)难以消除，这会带来对应不同时间段的不同通道的成像结果成像目标高度不一致，换句话说靶丸内爆的时变过程是不能观测到的。

发明内容

本申请提供了一种ICF内爆靶丸内爆过程的X光成像装置及方法，用于解决ICF内爆靶丸内爆过程不能观测、适用范围小以及结构稳定性差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种ICF内爆靶丸内爆过程的X光成像装置，沿预置光路依次设置有X光光源、单色晶体、分析晶体、编码板、条纹相机和图像成像模块；

所述单色晶体和所述分析晶体之间设有待检测的内爆靶丸；

所述X光光源用于发出X射线后，经过所述单色晶体射入所述待检测的内爆靶丸内；

所述分析晶体用于接收由所述待检测的内爆靶丸内出射的所述X射线，所述分析晶体的接收面相对于入射的所述X射线所在的平面以预设的摆放角度进行设置，从而仅接收与所述待检测的内爆靶丸发生折射效应的所述X射线；

所述编码板用于接收所述分析晶体出射的所述X射线后，对所述X射线进行编码；

所述条纹相机设有入口狭缝部和狭缝驱动器，所述入口狭缝部的狭缝尺寸与所述图像成像模块的图像接收窗口的窗口尺寸相匹配，所述条纹相机用于通过所述入口狭缝部接收经所述编码板编码后的所述X射线，所述狭缝驱动器用于驱动所述入口狭缝部以预设的位移速度沿竖直方向进行运动；

所述图像成像模块用于接收所述条纹相机输出的所述X射线，还用于根据所述X射线重构所述待检测的内爆靶丸的内爆过程的图像。

优选地，所述编码板具体为随机二进制编码板，所述编码板上随机排布有若干个编码孔，所述若干个编码孔的孔径范围均为10～20μm。

优选地，所述分析晶体的所述预设的摆放角度为0.9°。

优选地，所述图像成像模块包括CCD探测器和计算机，所述CCD探测器与所述计算机电连接，所述CCD探测器用于接收所述X射线后，将所述X射线转换为电信号；所述计算机用于基于预设的图像重构算法对所述电信号进行重构处理，从而获得所述待检测的内爆靶丸的内爆过程中不同内爆时刻的二维图像。