[发明专利]基于编码金属孔阵板的高对比度X光赝热源

说明书

技术领域

本发明涉及X光光源，特别是一种基于编码金属孔阵板的高对比度X光赝热源，它可作为X光光源应用于X光强度关联成像领域。

背景技术

在强度关联成像应用中，一个重要的问题是需要获得可探测的热光场。针对热光的相干时间短，现有的光探测器无法测出热光涨落的瞬时强度，Martienssen等人在1964年发明了一种连续式赝热光源[见W.Martienssen and E.Spiller,“Coherence and Fluctuations in Light Beams”,American Journal of Physics32,8(1964)]。2006年，为了克服连续式赝热光源不满足真实热光场的交叉谱纯度条件等问题，中国科学院上海光学精密机械研究所的韩申生等人发明了一种高亮度脉冲式赝热光源(发明专利号ZL200710036968.X)。这种高亮度脉冲式赝热光源的赝热光场的热涨落，具有很长的相干时间，能被有限通频带的光电探测系统真实记录，且不受所使用的光电探测系统的通频带的影响，满足真实热光场的交叉谱纯度条件，可用于强度关联成像研究领域。但上述的赝热光源是采用激光器照射毛玻璃获取赝热散斑，只适用于可见光波段，对于X光而言，其波长范围、光束性质、与物体相互作用过程与可见光都是有本质区别的：

1、X光无类似可见光波段激光器的实用化相干光源，X光相干时间(皮秒量级)远远小于现有探测器的响应时间(纳秒量级)；

2、X光波长短，具有很高的穿透性，没有合适的空间变换调制元件，不能采用毛玻璃散射效应获取赝热散斑。

针对X光的上述特点，中国科学院上海光学精密机械研究所的喻虹等人发明了一种基于微孔薄膜的可调控X射线赝热光源(发明专利号ZL201110148476.6)，使得X射线源相干时间满足现有探测器的响应时间，实现X射线热光场涨落记录。但由于X光的高穿透性和部分相干性，此种基于微孔薄膜的X光赝热源产生的X光散斑对比度仅0.05，90％以上的入射光均成为噪声背底，对强度关联成像质量有较大影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述在先技术的缺陷，提供一种基于编码金属孔阵的高对比度X光赝热源，该X光赝热源的对比度理论上可达到1，实测值为0.96，且相干时间和分辨率(散斑尺度)可调控，具有X波段适用、高对比度、高分辨率、高亮度和可调控的特点，能应用于X射线强度关联成像。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于编码金属孔阵板的高对比度X光赝热源，特点在于其构成包括置于防辐射外壳中的X光发生器、X光传输调制系统和赝热X光产生系统，所述的X光传输调制系统由宽波段限束光阑、单色器和窄波段限束光阑构成，所述的赝热X光产生系统由编码孔板及其调整架、金属孔阵板及其运动控制器、底盘及导轨构成；所述的编码孔板固定在编码孔板调整架上，所述的金属孔阵板固定在所述的金属孔阵板运动控制器上，所述的编码孔板调整架和金属孔阵板运动控制器固定在所述的底盘上,所述的底盘置于所述的导轨上，该底盘在导轨上可沿X光传播方向移动，所述的金属孔阵板运动控制器为具有带动所述的金属孔阵板在垂直于X光传播方向平移或旋转的机构，所述的防辐射外壳上具有X光窗口；

沿X光发生器输出的X光传播方向依次是同光轴的宽波段限束光阑、单色器、窄波段限束光阑、编码孔板、金属孔阵板和x光窗口；

所述的金属孔阵板为采用高Z金属材料制成的三维结构，具有大量随机分布的柱状孔，其孔径d_孔阵的取值范围为0.01～1微米，其板厚h_孔阵由X光波长和金属材质决定，满足下列关系式：

N＝1,2,3，...

式中，λ为X光波长，δ为空气折射率与金属孔阵板的金属材料折射率之差；

所述的编码孔板由中心孔和围绕中心孔对称排列的多个孔构成，每个单孔的孔径d_编码孔满足下列关系式：

d_孔阵<d_编码孔≤W，其中

式中，d_孔阵为金属孔阵板的单孔的孔径，W为所述的X光发生器产生的X光在编码孔板处的相干尺寸，λ为X光波长，D_S为所述的X光发生器的出口尺寸，L为X光发生器的出口到所述的编码孔板的距离，编码孔板上的孔间隔Δ_编码孔满足下列关系式：

式中，z为所述的金属孔阵板到成像样品之间的距离。

所述的编码孔板的编码包括三个步骤：