CN106526649A - 一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法 - Google Patents

一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106526649A
CN106526649A CN201610862775.9A CN201610862775A CN106526649A CN 106526649 A CN106526649 A CN 106526649A CN 201610862775 A CN201610862775 A CN 201610862775A CN 106526649 A CN106526649 A CN 106526649A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ray
ray source
soft
source
radiant intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610862775.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106526649B (zh
Inventor
苏鲁宁
刘勋
李维
苏云
郭崇玲
阮宁娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Original Assignee
Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity filed Critical Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Priority to CN201610862775.9A priority Critical patent/CN106526649B/zh
Publication of CN106526649A publication Critical patent/CN106526649A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106526649B publication Critical patent/CN106526649B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/1606—Measuring radiation intensity with other specified detectors not provided for in the other sub-groups of G01T1/16

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种软X射线源辐射强度标定系统和标定方法，包括辐射源真空腔、实验真空腔、X射线传输腔、X射线源、软X射线CCD探测器；本发明采用单光子计数技术，标定软X射线辐射强度，尤其是可以标定能量在2keV以下的X射线源的辐射强度，打破了单光子计数X射线CCD的能量限制。

Description

一种软X射线源辐射强度标定系统和标定方法
技术领域
本发明属于X射线领域，具体涉及一种辐射强度标定方法，特别涉及软X射线辐射强度、软X射线探测及单光子计数技术。
背景技术
X射线在空间中广泛存在，特别是在天体物理现象活跃爆发时，X射线会大量产生，在天文观测中常被观测记录。在X射线成像方面，1999年发射升空的美国钱德拉天文台和2000年发射成功的欧洲牛顿天文台是目前世界上性能最好的X射线天文望远镜，十几年的工作已帮助人类记录了大量空间的X射线事件。
除了成像外，还有一类X射线活动是以X射线光子形态存在的，对这类天文现象的记录称为X射线探测。国际已有相关宇航单位开展了空间X射线探测载荷的研制工作，相应的载荷性能测试工作同步开展。载荷性能测试中需要构造符合空间X射线辐射水平的X射线光子源，此时就需要对X射线光源的辐射强度进行标定。
单光子计数技术是对极微弱光的一种探测技术。极微弱光辐射到探测器像面上，达到单光子计数条件，即单位像元面积内获得的光子数小于1；从而通过统计获得信号的像元数目，就可以得到极微弱光源辐射到探测器上的光子的数量，从而计算出光源的辐射强度。
但是目前的单光子计数CCD探测器不能探测能量在2keV以下的软X射线。同时，目前的软X射线源单位时间内的辐射强度都很大，短距离内不能达到单光子计数条件。总之，现有技术无法对软X射线源的辐射强度进行标定。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种软X射线源辐射强度标定系统及标定方法，可以实现对软X射线源、特别是能量在2keV以下的软X射线源辐射强度的标定。
本发明的技术方案是：一种软X射线源辐射强度标定系统，包括辐射源真空腔、实验真空腔、X射线传输腔、X射线源、软X射线CCD探测器；所述辐射源真空腔内产生X射线，经过X射线传输腔内长距离传输后实现CCD单位像元、单位时间内接收到的X射线光子数小于1，作为软X射线源辐射强度标定的X射线源和标定系统。
所述辐射源真空腔为卧式容器，容器上开有电接口法兰、粗抽管路接口法兰、X射线传输腔接口。
所述实验真空腔为卧式容器，内部具有实验平台及去污冷屏，容器上开有软X射线CCD探测器接口法兰、电接口法兰、粗抽管路接口法兰、X射线传输腔接口。
所述X射线传输腔长10m到200m，由主管道及波纹管调节管道连接组成，真空连接管路材料为不锈钢，内壁抛光处理。
所述X射线源为双阳极X射线管，双阳极X射线管装配固定在辐射源真空腔中，通过电源激励电子轰击在金属材料上，使得金属材料内层电子跃迁，产生特定谱段的X射线辐射。
所述X射线源的谱段为Mg～1.25keV；Al～1.49keV，带宽：Mg～0.70eV；Al～0.85eV，每秒输出光子数：109～1012。
所述软X射线CCD探测器具有高灵敏度特点，能够响应能量1eV～10keV的单光子量级的X射线光子。
一种软X射线源辐射强度标定方法，在软X射线源辐射强度标定系统系统内对软X射线源、特别是能量在2keV以下的软X射线源的辐射强度进行标定，包括以下步骤：
(1)根据X射线源参数，估算X射线源辐射强度I；X射线源参数包括软X射线源工作功率、X射线光子能量、辐射立体角范围和X射线源能量转化效率；
(2)根据估算的X射线源辐射强度I和软X射线CCD探测器像元尺寸，估算X射线源到软X射线探测器的距离L，使得单位像元单位时间内接收到的X射线光子数远小于1；
(3)将软X射线CCD探测器固定在距离X射线源距离为L处，且使像面垂直于X射线源与X射线CCD探测器中心连线；
(4)在单位时间t内，使用软X射线CCD探测器采集X射线源辐射的X射线光子；
(5)统计单位时间t内，软X射线CCD探测面积S上获得信号的像元数A，即可得到单位时间和单位面积内X射线源的辐射强度：AL2/tS。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)由于在本发明中X射线源到X射线CCD探测器像面的距离可以做到很长，可以通过增加源到探测器的距离减小单位时间单位面积内X射线光子数，使得探测器平均每个像元接收到的X射线光子数远小于1，从而达到单光子计数条件；
(2)本发明中的软X射线CCD探测器可探测能量2keV以下X射线光子，从而使得本发明可以标定能量2keV以下的X射线源的辐射强度，打破了单光子计数X射线CCD的能量范围限制。
附图说明
图1为本发明标定系统构成图；
图2为本发明标定方法的流程；
图3为本发明为软X射线CCD探测器信号图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的系统做进一步的描述。
如图1所示，本发明的标定系统包括以下五个部分：辐射源真空腔、实验真空腔、X射线传输腔、X射线源、软X射线CCD探测器。辐射源真空腔、实验真空腔、X射线传输腔、X射线源如图1中所示连接成一整套真空系统。软X射线CCD探测器在实验真空腔内，通过法兰接口与真空腔外的电脑相连。辐射源真空腔内产生X射线，经过X射线传输腔内长距离传输后实现CCD单位像元、单位时间内接收到的X射线光子数小于1，作为软X射线源辐射强度标定的X射线源和标定系统。
如图2所示，本发明标定方法步骤如下：
步骤1：估算X射线源辐射强度。
根据X射线源参数：X射线源辐射功率P，X射线光子能量E和X射线源能量转化效率η，估算单位时间X射线源辐射强度I＝ηP/E。
根据估算的单位时间X射线源辐射强度I、X射线源辐射立体角θ，计算单位时间单位立体角内X射线源的辐射强度I＝I/。
步骤2：估算探测器到X射线源的距离。
定义软X射线CCD探测器到X射线源的距离为L，软X射线CCD探测器单位像元面积为D，则软X射线CCD探测器单位像元对X射线源的立体角为D/L2。
根据单位时间单位立体角内X射线源的辐射强度Iθ，计算得到单位时间单位像元接收到的X射线光子数量为IθD/L2＝ID/θL2＝ηPD/EL2。
根据单光子计数条件，ηPD/EL2＜＜1，得到L＞＞(ηPD/E)0.5。
步骤3：装配调整标定系统。
将软X射线CCD探测器固定在实验真空腔内距离X射线源L(＞＞(ηPD/E)0.5)处，且使像面垂直于X射线源与探测器中心连线。
步骤4：采集X射线光子。
在标定系统内，使用软X射线CCD探测器采集X射线源辐射的X射线光子。软X射线CCD探测器采集到的图像如附图3所示，图中白色亮点为采集到X射线光子的CCD像元。
步骤5：计算辐射强度。
统计时间t内、探测面积S上获得信号的像元数A。
计算得出X射线源单位时间单位立体角内的辐射强度：AL2/tS。
如图3所示，白色亮点为采集到X射线光子的CCD像元，黑色部分为没有采集到X射线光子的CCD像元，通过软件可以统计出采集到X射线光子的数目。
总之，本发明采用单光子计数技术，标定软X射线辐射强度，尤其是可以标定能量在2keV以下的X射线源的辐射强度，打破了单光子计数X射线CCD的能量限制。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于：包括辐射源真空腔、实验真空腔、X射线传输腔、X射线源、软X射线CCD探测器；所述辐射源真空腔内产生X射线，经过X射线传输腔内长距离传输后实现CCD单位像元、单位时间内接收到的X射线光子数小于1，作为软X射线源辐射强度标定的X射线源和标定系统。
2.根据权利要求1所述的软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于：所述辐射源真空腔为卧式容器，容器上开有电接口法兰、粗抽管路接口法兰、X射线传输腔接口。
3.根据权利要求1所述的软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于：所述实验真空腔为卧式容器，内部具有实验平台及去污冷屏，容器上开有软X射线CCD探测器接口法兰、电接口法兰、粗抽管路接口法兰、X射线传输腔接口。
4.根据权利要求1所述的软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于，所述X射线传输腔长10m到200m，由主管道及波纹管调节管道连接组成，真空连接管路材料为不锈钢，内壁抛光处理。
5.根据权利要求1所述的软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于，所述X射线源为双阳极X射线管，双阳极X射线管装配固定在辐射源真空腔中，通过电源激励电子轰击在金属材料上，使得金属材料内层电子跃迁，产生特定谱段的X射线辐射。
6.根据权利要求1或5所述的软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于，所述X射线源的谱段为Mg～1.25keV；Al～1.49keV，带宽：Mg～0.70eV；Al～0.85eV，每秒输出光子数：109～1012。
7.根据权利要求1所述的软X射线源辐射强度标定系统，其特征在于，所述软X射线CCD探测器能够响应能量1eV～10keV的单光子量级的X射线光子。
8.一种软X射线源辐射强度标定方法，在软X射线源辐射强度标定系统系统内对软X射线源、特别是能量在2keV以下的软X射线源的辐射强度进行标定，其特征在于包括以下步骤：
(1)根据X射线源参数，估算X射线源辐射强度I；X射线源参数包括软X射线源工作功率、X射线光子能量、辐射立体角范围和X射线源能量转化效率；
(2)根据估算的X射线源辐射强度I和软X射线CCD探测器像元尺寸，估算X射线源到软X射线探测器的距离L，使得单位像元单位时间内接收到的X射线光子数远小于1；
(3)将软X射线CCD探测器固定在距离X射线源距离为L处，且使像面垂直于X射线源与X射线CCD探测器中心连线；
(4)在单位时间t内，使用软X射线CCD探测器采集X射线源辐射的X射线光子；
(5)统计单位时间t内，软X射线CCD探测面积S上获得信号的像元数A，即可得到单位时间和单位面积内X射线源的辐射强度：A2/。
CN201610862775.9A 2016-09-28 2016-09-28 一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法 Active CN106526649B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610862775.9A CN106526649B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610862775.9A CN106526649B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106526649A true CN106526649A (zh) 2017-03-22
CN106526649B CN106526649B (zh) 2019-10-22

Family

ID=58344630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610862775.9A Active CN106526649B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106526649B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169790A (zh) * 2017-11-27 2018-06-15 同济大学 一种掠入射x射线显微镜的强度标定方法
CN109827871A (zh) * 2019-03-11 2019-05-31 中国科学院国家空间科学中心 一种基于x射线吸收的大气密度测量系统
CN111443376A (zh) * 2020-04-09 2020-07-24 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种空间分辨辐射流探测技术的数据提取方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042237A (zh) * 1989-11-09 1990-05-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 荧光型软x射线单色仪
CN2358501Y (zh) * 1998-12-23 2000-01-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光等离子体软x射线扫描单色仪
JP2000097666A (ja) * 1998-09-22 2000-04-07 Nikon Corp 面形状計測用干渉計、波面収差測定機、前記干渉計及び前記波面収差測定機を用いた投影光学系の製造方法、及び前記干渉計の校正方法
JP2003532991A (ja) * 2000-05-02 2003-11-05 イオン・システムズ・インコーポレーテッド インライン気体イオン化装置及び方法
CN105427897A (zh) * 2015-10-29 2016-03-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种小型能量连续可调无谐波软x射线无谐波光束线系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1042237A (zh) * 1989-11-09 1990-05-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 荧光型软x射线单色仪
JP2000097666A (ja) * 1998-09-22 2000-04-07 Nikon Corp 面形状計測用干渉計、波面収差測定機、前記干渉計及び前記波面収差測定機を用いた投影光学系の製造方法、及び前記干渉計の校正方法
CN2358501Y (zh) * 1998-12-23 2000-01-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光等离子体软x射线扫描单色仪
JP2003532991A (ja) * 2000-05-02 2003-11-05 イオン・システムズ・インコーポレーテッド インライン気体イオン化装置及び方法
CN105427897A (zh) * 2015-10-29 2016-03-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种小型能量连续可调无谐波软x射线无谐波光束线系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张双根等: "用于激光等离子体X射线测量的单光子技术型CCD的标定"", 《强激光与粒子束》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169790A (zh) * 2017-11-27 2018-06-15 同济大学 一种掠入射x射线显微镜的强度标定方法
CN109827871A (zh) * 2019-03-11 2019-05-31 中国科学院国家空间科学中心 一种基于x射线吸收的大气密度测量系统
CN109827871B (zh) * 2019-03-11 2021-08-31 中国科学院国家空间科学中心 一种基于x射线吸收的大气密度测量系统
CN111443376A (zh) * 2020-04-09 2020-07-24 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种空间分辨辐射流探测技术的数据提取方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106526649B (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106526649A (zh) 一种软x射线源辐射强度标定系统和标定方法
CN111060289B (zh) 一种高灵敏度日冕仪杂光检测装置
CN104898159B (zh) 一种能量分辨ct探测器的校准方法
CN101769881A (zh) 一种基于γ射源的小管径金属管内异物射线无损检测装置
US11882349B2 (en) Large-field-of-view high-resolution imaging device
Miller et al. A low-cost approach to high-resolution, single-photon imaging using columnar scintillators and image intensifiers
Von Goeler et al. High speed tangential soft x-ray camera for the study of magnetohydrodynamics instabilities
CN207197676U (zh) 一种日盲紫外单光子成像系统
CN208806877U (zh) 一种利用像增强器读出数字图像装置
WO2013180794A2 (en) Photomultiplier tube with extended dynamic range
CN207663074U (zh) 一种核泄漏探测仪
CN109600534A (zh) 一种夜视系统用的图像增强管及其装配方法
Chen et al. Performance of a focal plane detector for soft X-ray imaging spectroscopy based on back-illuminated sCMOS
CN211318766U (zh) 托卡马克等离子体内快电子高时空分辨成像系统
Stratton et al. Initial operation of the national spherical torus experiment fast tangential soft x-ray camera
CN112526582A (zh) 托卡马克等离子体内快电子高时空分辨成像系统
Zhang et al. Signal-to-noise ratio performance comparison of electron multiplying CCD and intensified CCD detectors
Ma et al. Simulation and design of a fast neutron radiography detector based on MCP
CN207396967U (zh) 一种硬x射线条纹相机
Watanabe et al. Solar neutron event in association with a large solar flare on August 25, 2001
Wang et al. Influence of range-gated intensifiers on underwater imaging system SNR
CN104714246A (zh) 气体电离正比计数x光二维图像探测器
CN112747819A (zh) 一种大视场成像型日盲紫外探测系统及其实现方法
CN109425436B (zh) 一种日盲紫外单光子成像系统及方法
黄燦斌 Study on tangentially viewed 2D-SXR imaging system in the QUEST tokamak

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant