[发明专利]一种新型单通道X射线二极管探测系统在审

专利信息
申请号: 201711245328.X 申请日: 2017-11-30
公开(公告)号: CN107833820A 公开(公告)日: 2018-03-23
发明(设计)人: 李志超;谢旭飞;郭亮;李三伟;蒋晓华;杨冬;刘慎业;李琦;赵航;刘耀远 申请(专利权)人: 中国工程物理研究院激光聚变研究中心
主分类号: H01J40/02 分类号: H01J40/02;H01J40/04
代理公司: 成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214 代理人: 沈强
地址: 621900 四川省绵*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 新型 通道 射线 二极管 探测 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及的是X光探测领域,尤其是一种新型单通道X射线二极管探测系统。

背景技术

在现有技术中,传统X射线二极管具有结构精巧、使用灵活等优点,在激光惯性约束核聚变领域具有广泛的应用前景。传统X射线二极管主要利用复合滤片和X射线二极管对X射线截然不同的响应函数曲线实现对宽能区X射线的平响应特性,X射线二极管光阴极吸收率随X射线能量提高呈降低趋势,而复合滤片透过率则随X射线能量提高呈上升趋势,通过两者有效配合,整体灵敏度由于互补的关系可能出现平响应特征。

传统X射线二极管常采用CH材料和Al材料制作复合滤片,并配合Au阴极X射线二极管,其覆盖X射线能谱范围仅为100eV-1500eV,不能测量更高能X射线,特别是物理实验非常关注的金M带对应的1600eV-4000eV能区。此外,采用复合滤片与Au阴极X射线二极管获得的响应曲线平整度较差,在100eV-1500eV能区内系统响应波动可达20%,极大影响了辐射流的测量精度。另外,复合滤片的制备技术要求很高,实现难度很大,成本极高,且紫外光可穿透复合滤片,容易造成复合滤片损伤,使得系统稳定性差。复合滤片采用长条无缝拼接或者大小环嵌套的方式进行制备,在标定和实验应用中要求X射线辐射流在入射方向是空间均匀分布的,然而,实际标定光源和实验测量的X射线辐射流的空间均匀性十分有限,极大的限制了传统X射线二极管的测量精确度。上述缺陷严重限制了传统X射线二极管在激光惯性约束核聚变精密物理实验中的应用。

发明内容

本发明的目的,就是为了克服已有技术中传统X射线二极管系统平响应能区窄、响应曲线平整度较差、复合滤片制备难度高、稳定性差、定量测量困难等问题,而提供一种新型单通道X射线二极管探测系统的技术方案,该方案能够用于开展宽能区范围内平整度极高的X射线辐射流测量,增加系统的可靠性及工程可行性。

本方案是通过如下技术措施来实现的:

一种新型单通道X射线二极管探测系统,包括有X射线源、中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片、X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机;X射线源发出的X射线依次通过中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片后射在X射线二极管的光阴极上;X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接;X射线二极管发出的脉冲电信号经过信号衰减器衰减至示波器的量程范围内,并由采集计算机采集。

作为本方案的优选:薄滤片、厚滤片与X射线二极管的光阴极均采用钨元素制备。

作为本方案的优选:薄滤片与厚滤片在X射线入射方向重叠,且直径相同。

作为本方案的优选:厚滤片上满阵列针孔,阵列针孔的总面积与厚滤片总面积之比为1:5-1:7。

作为本方案的优选:中性衰减片上排布有阵列针孔,针孔间隔为100-150um,针孔尺寸为20-40um。

作为本方案的优选:X射线源为受注入激光激励能够产生X射线的黑腔。

本方案的其基本原理是:黑腔的腔壁受高功率激光辐照后将产生X射线,不同区域激光功率密度不同,因此X射线辐射流强度和能谱均不相同。本装置采用四个通道测量黑腔内部不同区域的X射线辐射流,四个通道独立调节,不同通道可瞄准同一区域,也可瞄准不同区域,可同时获得四个确定区域内X射线辐射流时间演化信号,以实现对黑腔内部光斑区、再发射区、填充等离子体区的辐射流的同时测量。每个通道内采用针孔和开孔荧光板上的限孔确定该通道的瞄准区域,区域尺度约为200um。采用瞄准节记录黑腔的位置,可有效对系统轴线进行调节。采用精度为1um的千分表监测系统轴线的晃动,可在系统轴线发生变化时进行快速精确复位,避免系统轴线的变化对不同通道瞄准区域的影响。不同通道内采用开孔荧光屏将X射线转换为可见光,并用平面反射镜将可见光反射至CCD内,以测量开孔荧光屏上限孔周围的X射线图像,用于确定该通道的瞄准位置。

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