[发明专利]一种用于产生单频低能软X射线光束的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单频低能软X射线光束产生与发射装置，特别涉及单频低能软X射线光束的激光产生与发射装置。

背景技术

空间环境是人类除海、陆、空之外的第四生存环境。人类要进入空间、利用空间，必须要探测空间，认知空间，掌握空间环境对人类活动的影响。低能软X射线是空间环境的重要组成部分，因此，低能软X射线探测器是人类了解空间、认识空间的重要工具。为了在保证低能软X射线探测器的性能满足在轨使用需求，需要对探测器进行地面测试。其中，单频低能量软X射线光源是进行地面实验室测试的重要保障。

同步加速器、X射线光管、激光等离子体X射线光源是较为常见的获取X射线的方法。但是，国内的同步加速器体积庞大，国内仅有的几台很难满足实验室长期测试需求；X射线光管可以产生软X射线源，但是输出功率较高，不能真实模拟空间低能量软X射线光源环境；激光等离子体X射线光源利用高功率激光脉冲辐照物质，产生高温高密度激光等离子体，由原子高度电离而形成的等离子体可在软X射线波段产生很强的辐射，激光等离子体软X射线光源稳定性差，亦不能满足软X射线探测器测试需求。此外，同步加速器、X射线光管、激光等离子体X射线光源产生的软X射线谱段较宽，均不能满足软X射线探测器特定谱段性能测试需求。综上所述，单频低能量软X射线光源的获取给软X射线探测器的地面测试带来了极大困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种产生单频低能软X射线光束的装置，可实现单一频段低能量软X射线光束的产生与获取。

本发明的技术方案是：一种用于产生单频低能软X射线光束的装置，包括X射线光源、X射线光栅、衰减片组和光阑；所述的衰减片组由多个独立的X射线衰减片组成；X射线光源产生X射线后，经X射线光栅和光阑提取X射线目标谱段，再经衰减片组进行能量衰减后输出。

所述的光阑材料为铅。

所述X射线源为双阳极X射线管。

所述光阑放置位置满足可通过X射线目标谱段。

所述X射线分光装置选取透射式X射线光栅，光栅周期为500nm，面积10×0.1mm²，金厚度500nm，占空比0.4～0.6，栅线形状为矩形，有效面积70％。

所述的X射线衰减片包括聚酰亚胺膜层和铝膜层，使用蒸镀的方法将铝膜层镀在聚酰亚胺膜层上；聚酰亚胺膜层对1keV以下的X射线有衰减屏蔽作用，铝膜对可见光波段具有衰减屏蔽作用。

聚酰亚胺的膜层厚度为1um。

铝膜层厚度为10纳米或20nm或30nm或40nm或50nm。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明提供了一种用于产生单频低能软X射线光束的装置，新颖之处集中体现在可以对多种类型的X射线源进行单频化处理，同时可以控制X射线强度，是一种产生单频低能软X射线的通用方法。与X射线同步辐射源相比，体积小、占地面积大幅降低、造价降低，可选择的X射线谱段多样，调整快速。与激光X射线源相比较，产生的X射线强度稳定，光谱纯度高、信噪比高。

附图说明

图1单频低能量软X射线光束产生方法示意图；

图2X射线分光谱示意图；

图3X射线衰减示意图。

具体实施方式

本发明一种用于产生单频低能软X射线光束的装置，包括X射线光源、X射线光栅、衰减片组和光阑；所述的衰减片组由多个独立的X射线衰减片组成；X射线光源产生X射线后，经X射线光栅和光阑提取X射线目标谱段，再经衰减片组进行能量衰减后输出。如图1所示，X射线管、X射线光栅、衰减片组与光阑顺序放置。X射线管使用双阳极激励类型，金属靶材料为镁(Mg)、铝(Al)和锆(Zr)，对应的谱段分别为1.25keV、1.49keV和2.04keV，属于软X射线谱段范围。

开启X射线管工作电源，产生X射线。选择X射线工作功率，最大为300W(Mg)或者400W(Al)。

由于X射线管产生的X射线准直性较差，因此X射线会在140°锥角范围内，使用X射线光栅对X射线管产生的辐射进行谱段区分，通过狭缝将需要的谱段挑选出来，如图2。根据光栅原理，d·sinθ＝λ，其中d为光栅常数，θ为分光角度，λ为入射X射线波长。狭缝参数D与分光距离L之间关系可以表示为：

tgθ＝D/L

由于θ是小角度，可以近似为tgθ＝sinθ＝θ，故L＝d·D/λ