CN103558238A - 内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，用于X射线源的多能段二维图像测量，包括顺序设置的前置滤片、KB显微镜、多层胶片和CCD；所述KB显微镜使用两组双周期多层膜叠加作为X射线反射材料；所述多层胶片为多层单面涂层的X射线胶片的叠加。本发明的高空间分辨多能段成像系统，具有结构简单，易于装调，使用方便的特点，避免了多通道测量带来的视角因子差别问题，能够实现多能段的图像测量，并能获得空间分辨优于3μm的二维图像。
Description
技术领域
本发明涉及激光聚变研究领域、X光显微成像领域和X光光学领域，尤其涉及一种内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统。
背景技术
在惯性约束聚变(ICF)研究中，内爆压缩的最终阶段形成的热斑区域的状态对判断燃料压缩状态至关重要，是聚变燃料点火判定的依据。对内爆压缩芯部状态的诊断一直是ICF研究的核心任务。芯部的状态主要由温度和密度表征。在对密度和温度的测量中，目前常用的方法为特征谱线测量法，通常在芯部掺杂少量的中高Z元素，以增强芯部的发射强度，通过测量芯部发射谱线的强度比来推断芯部的温度，利用谱线的形状来推断芯部的密度。但是内爆压缩芯部的温度具有一定的空间分布，在中心温度高，芯部边缘温度低，密度则相反。而特征谱线测量给出的是空间平均的温度和密度，没有温度和密度的梯度信息，这对于实验结果的深入分析以及校核理论模拟程序非常不利。
为了获得温度和密度的梯度信息，需要使用具有空间分辨的多能点诊断系统进行测量。目前，能够实现空间分辨的多能点诊断系统包括针孔阵列成像系统和多通道X射线显微镜系统。其中，针孔阵列成像系统利用小孔成像原理，各个针孔使用不同的滤片组合，实现不同能段的二维成像，具有简易方便的优点，但其收光效率与空间分辨相互制约，同时靶碎片会对针孔板造成破坏，因此实际应用有限；而多通道X射线显微镜系统，使用多组X射线显微镜，每一组X射线显微镜镜面反射能点不同，同时配不同的滤片，从而实现不同能段的二维成像，但是这种多通道X射线显微镜系统研制难度大，调试和使用的技术要求很高，同时各个通道间的视角因子差别无法避免，因而实际使用中受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的，就是为了克服现有技术门控分幅技术在空间分辨方面的缺点，提供一种内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，用于X射线源的多能段二维图像测量，包括顺序设置的前置滤片、KB显微镜、多层胶片和CCD；所述KB显微镜使用两组双周期多层膜叠加作为X射线反射材料；所述多层胶片为多层单面涂层的X射线胶片的叠加。
所述前置滤片具有低能截止特性，并且能够保护KB显微镜不受到X射线源产生的等离子体的损坏。
所述的前置滤片的材料选自C、Be或聚对二甲苯。
所述两组双周期多层膜中，一组为高能反射双周期多层膜，镀制于KB显微镜的镜面基底上，另一组为低能反射高能透射双周期多层膜，镀制于高能反射双周期多层膜上。
所述的双周期多层膜的材料选自W/C、W/B4C、Cr/C、V/B4C或W/Si。
所述的高能反射双周期多层膜的材料为W/C，所述的低能反射高能透射双周期多层膜的材料为Cr/C。
所述多层胶片的层数为2～4层。
所述多层胶片的层数为两层。
所述CCD采用型号为SI1000的CCD，像素阵列为4k×4k。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明使用一组KB显微镜作为成像器件，系统结构简单，易于装调，并能够获得空间分辨优于3μm的高质量信号图像。
2、本发明使用两组双周期多层膜作为X射线反射材料，配合多层胶片及X光CCD系统，能够在单一光路中实现多能段的二维图像测量，避免了多通道测量带来的视角因子差别问题。
3、本发明使用多层胶片，可以根据不同的实验需求调整胶片的参数和性能，使用方便。
附图说明
图1为本发明内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统的光路结构示意图。
图2为发明中两组双周期多层膜的剖面结构示意图。
图3为本发明中前置滤片的透过率、KB显微镜的反射率和多层胶片中使用的单面涂层X射线胶片的透过率曲线。
图4为本发明中成像系统获得的X射线源多能段空间分布图像。
图中，1为X射线源，2为前置滤片，3为KB显微镜，4为多层胶片，5为CCD。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2、图3、图4，本发明的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其工作能段为1keV-8keV。该成像系统应用于辐射驱动内爆自发射的X射线测量，其光路示意图如图1所示，包括：X射线源1、前置滤片2、KB显微镜3、多层胶片4和CCD5。由X射线源1产生的X射线经过前置滤片2后，经过KB显微镜3成像，所成的像穿过多层胶片4并在胶片上成像后，入射到CCD5上并成像。
本实施例中，X射线射源1为辐射驱动内爆的黑腔X射线源；前置滤片2为铍滤片；KB显微镜3使用的两组双周期多层膜为Cr/C和W/C，其剖面示意图如图2所示；多层胶片4使用2层单面涂层X射线胶片，CCD5采用型号为SI 1000的CCD，像素阵列为4k×4k。
本发明的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统实现能段选择的器件为前置滤片2、KB显微镜3和多层胶片4，前置滤片2的透过率、KB显微镜3的反射率和多层胶片4使用的单面涂层X射线胶片的透过率如图3所示。相应的，多层胶片4的两层单面涂层X射线胶片，其靠近X射线射源1的一层胶片获得图像对应能段为2keV～3.7keV，靠近CCD5的一层胶片获得图像对应能段为3.2keV～3.7keV，CCD5记录图像的能段为7.8keV～8.3keV。
本发明的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统用于辐射驱动内爆自发射X射线的测量，其一实施例的测量图像如图4所示。图4中，a为实施例中获得的能段为2.2keV～2.8keV的图像，b为实施例中获得的能段为3.2keV～3.7keV的图像，c为实施例中获得的能段为7.8keV～8.3keV的图像。上述图像表明，本发明的高空间分辨多能段成像系统，能够实现多能段的图像测量，并能获得空间分辨优于3μm的二维图像。
Claims (9)
1.一种内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，用于X射线源的多能段二维图像测量，其特征在于：包括顺序设置的前置滤片、KB显微镜、多层胶片和CCD；所述KB显微镜使用两组双周期多层膜叠加作为X射线反射材料；所述多层胶片为多层单面涂层的X射线胶片的叠加。
2.根据权利要求1所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述前置滤片具有低能截止特性，并且能够保护KB显微镜不受到X射线源产生的等离子体的损坏。
3.根据权利要求2所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述的前置滤片的材料选自C、Be或聚对二甲苯。
4.根据权利要求1所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述两组双周期多层膜中，一组为高能反射双周期多层膜，镀制于KB显微镜的镜面基底上，另一组为低能反射高能透射双周期多层膜，镀制于高能反射双周期多层膜上。
5.根据权利要求4所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述的双周期多层膜的材料选自W/C、W/B4C、Cr/C、V/B4C或W/Si。
6.根据权利要求4所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述的高能反射双周期多层膜的材料为W/C，所述的低能反射高能透射双周期多层膜的材料为Cr/C。
7.根据权利要求1所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述多层胶片的层数为2～4层。
8.根据权利要求1所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述多层胶片的层数为两层。
9.根据权利要求1所述的内爆芯部自发射诊断用多光谱显微成像系统，其特征在于：所述CCD采用型号为SI 1000的CCD，像素阵列为4k×4k。
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