CN108663894A - 用于神光ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于神光Ⅱ升级激光装置上的分幅相机诊断系统，该系统包括针孔阵列调节系统、X光单通道镜调节系统、靶臂固定系统和分幅相机。本发明可实现X光谱波段选通，利用X光单能道镜可以选择中心波长4.7KeV，带宽±0.2KeV的X光通过，进而被分幅相机记录，可以提高实验图像的清晰度；根据需要，改变阵列式针孔板上针孔个数，进而可以改变单发次实验图像的幅数；针孔锥调节系统可实现±30mm的平移量，因此可以根据需要，配合分幅相机，在一定范围内改变该系统的放大倍数；该发明调节精度较高，可控制阵列式针孔、X光单能道镜和分幅相机的偏离主光轴量≤50μm；该发明调节机构简单、易用，设备较为皮实。
Description
技术领域
本发明属于X光成像诊断领域，具体涉及一种用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统及其调节方法。
背景技术
惯性约束聚变(ICF)要实现氘氚(DT)的聚变点火，必须严格控制靶丸内爆的压缩过程和效果，而内爆的压缩过程中会发射出大量的X射线，因此，可以通过记录X射线的形貌来反推整个内爆压缩过程中的对称性。而实验中通常采用分幅相机采集ICF中氘氚靶球发射X射线的形貌。另外，分幅相机诊断系统也大量应用与实验室天体物理、冲击波物理和激光等离子体物理等相关研究中X射线形貌的记录，有着广泛的应用前途。
实验研究中，X射线有着较宽的谱带，因此常规分幅相机记录得到的图像往往是多个谱带内X射线的集合，这并不利于内爆压缩过程的空间分辨。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统及其调节方法，用于激光加载下X光成像的诊断，在天体物理、聚变点火、激光与等离子体、冲击波物理等领域有着重要应用价值。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，该系统包括针孔阵列调节系统、X光单通道镜调节系统、靶臂固定系统和分幅相机，
所述针孔阵列调节系统包括针孔锥和六维调节平台I，所述针孔锥的一端设有针孔板固定槽、另一端设有外螺纹，所述针孔锥通过外螺纹固定在六维调节平台I的上端，所述针孔板固定槽中粘贴有针孔板，
所述X光单通道镜调节系统包括六维调节平台Ⅱ、X光单能道镜和滤片系统，所述滤片系统包括滤片盖板，所述滤片盖板上开设有定位滑槽，在所述滤片盖板的下表面设有支杆，在所述支杆的下部设有滤片框，在所述滤片框上贴有滤片，
所述靶臂固定系统包括直连套筒I、直连套筒Ⅱ、缩束套筒，所述缩束套筒的一端与竖板I相连，所述竖板I与横板I相连，在横板I上安装有六维调节平台I，所述缩束套筒的另一端与直连套筒Ⅱ相连，所述直连套筒Ⅱ的另一端与直连套筒I的一端相连，直连套筒I的一端向下延伸与竖板Ⅱ相连，所述竖板Ⅱ与横板Ⅱ相连，横板Ⅱ上设置六维调节平台Ⅱ，六维调节平台Ⅱ上固定有X光单能道镜，所述X光单能道镜位于滤片框的左侧，直连套筒I的另一端固定在靶室法兰上，靶室法兰另一侧设置有分幅相机，所述直连套筒I上开设有固定槽和螺孔，所述固定槽用于插设支杆，所述螺孔与定位滑槽相配合。
所述滤片盖板为弧形盖板，所述滤片盖板的内径等于直连套筒I的外径。
所述固定槽的尺寸为11mm×72mm，滤片系统可沿槽前后平移0～70mm。
所述六维调节平台I俯仰和摆角角度方向的调节范围均为±25°，三维平动的调节范围为±30mm，沿主光轴旋转方向上的调节量为360°；所述六维调节平台Ⅱ俯仰和摆角角度方向的调节范围均为±25°，三维平动的调节范围为±30mm。
所述针孔板为阵列式针孔板，所述阵列式针孔板上设有若干针孔，所述针孔为四行四列分布的针孔或两行两列分布的针孔，在所述阵列式针孔板的中心处激光刻有十字交叉线。
所述阵列式针孔板的直径为10mm±0.1mm，针孔的直径为8～13μm，阵列式针孔板的材质为金。
所述X光单能道镜的中心波长为4.7KeV，谱带宽度为±0.2KeV。
一种用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统的调节方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、将直连套筒I、直连套筒Ⅱ之间连接固定，将竖板Ⅱ一端与直连套筒I的延伸段固定连接，竖板Ⅱ的另一端与横板Ⅱ之间固定连接，将所述六维调节平台Ⅱ固定在横板Ⅱ上，将直连套筒I的另一端与靶室法兰相连，分幅相机连接在靶室法兰的另一端面，将直连套筒Ⅱ的另一端与缩束套筒相连，
步骤2、将所述缩束套筒的另一端与竖板I之间连接固定，竖板I的另一端与横板I之间固定连接，将所述六维调节平台I固定在横板I上，
步骤3、架设平行光管，利用靶室中心点和分幅相机建立主光轴x轴，使得平行光管的光轴与x轴重合，在六维调节平台I上安装靶点瞄准辅助机构，所述靶点瞄准辅助机构包括辅助调节锥、支架、小球杆和小球，将辅助调节锥的尾端安装在六维调节平台I的上端，调节六维调节平台I使得小球位于靶室中心点上，固定六维调节平台I在水平方向的位置，
步骤4、取下靶点瞄准辅助机构，将针孔锥通过外螺纹固定在六维调节平台I的上端，在所述针孔锥的针孔板固定槽中安装有针孔板，通过调节六维调节平台I和六维调节平台Ⅱ将针孔板上十字交叉线的中心和X光单能道镜的中心调节至主光轴x轴，
步骤5、将滤片系统通过定位滑槽和螺孔相配合固定在直连套筒I上。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
①本发明可实现X光谱波段选通，利用X光单能道镜可以选择中心波长4.7KeV，带宽±0.2KeV的X光通过，进而被分幅相机记录，可以提高实验图像的清晰度；②根据需要，改变阵列式针孔板上针孔个数，进而可以改变单发次实验图像的幅数；③针孔锥调节系统可实现±30mm的平移量，因此可以根据需要，配合分幅相机，在一定范围内改变该系统的放大倍数；④该发明调节精度较高，可控制阵列式针孔、X光单能道镜和分幅相机的偏离主光轴量≤50μm；⑤该发明调节机构简单、易用，设备较为皮实。
附图说明
图1为本发明系统的整体结构示意图。
图2为本发明调节状态的结构示意图。
图3为本发明系统中滤片系统的结构示意图。
图4为本发明系统中直连套筒I的结构示意图。
图5为本发明系统中针孔锥的结构示意图。
图6为本发明系统中针孔板的结构示意图。
图7为本发明系统中靶点瞄准辅助机构的结构示意图。
图8本发明的实验诊断图像展示。(随着时间的演化，CD小球中心密度在慢慢增加，小球外形尺寸在被压缩，球中心白色表示密度较高)
具体实施方式
实施例1
如图1-图8所示，本实施例用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，该系统包括针孔阵列调节系统、X光单通道镜调节系统、靶臂固定系统和分幅相机1，针孔阵列调节系统、X光单通道镜调节系统、靶臂固定系统的主要材质为5253航空铝。
所述针孔阵列调节系统包括针孔锥2和六维调节平台I3，所述针孔锥2的一端设有针孔板固定槽21、另一端设有外螺纹22，所述针孔锥2通过外螺纹22固定在六维调节平台I3的上端，所述针孔板固定槽21中粘贴有针孔板4，
所述X光单通道镜调节系统包括六维调节平台Ⅱ5、X光单能道镜6和滤片系统7，所述滤片系统包括滤片盖板71，所述滤片盖板71上开设有定位滑槽72，在所述滤片盖板71的下表面设有支杆73，在所述支杆73的下部设有滤片框74，在所述滤片框74上贴有滤片，所述滤片为A1、CH等滤片，
所述靶臂固定系统包括直连套筒I8、直连套筒Ⅱ9、缩束套筒10，所述缩束套筒10的一端与竖板I11相连，所述竖板I11与横板I12相连，在横板I12上安装有六维调节平台I3，所述缩束套筒10的另一端与直连套筒Ⅱ9相连，所述直连套筒Ⅱ9的另一端与直连套筒I8的一端相连，直连套筒I8的一端向下延伸与竖板Ⅱ14相连，所述竖板Ⅱ14与横板Ⅱ15相连，横板Ⅱ15上设置六维调节平台Ⅱ5，六维调节平台Ⅱ5上固定有X光单能道镜6，所述X光单能道镜6位于滤片框74的左侧，直连套筒I8的另一端固定在靶室法兰13上，靶室法兰13另一侧设置有分幅相机1，所述直连套筒I8上开设有固定槽81和螺孔82，所述固定槽81用于插设支杆73，所述螺孔82与定位滑槽72相配合。
作为优选，本实施例滤片盖板71为弧形盖板，所述滤片盖板71的内径等于直连套筒I8的外径，。
作为进一步优选，本实施例固定槽81的尺寸为11mm×72mm，滤片系统可沿固定槽81前后平移0～70mm。
作为进一步优选，本实施例六维调节平台I3俯仰和摆角角度方向的调节范围均为±25°，三维平动的调节范围为±30mm，沿主光轴旋转方向上的调节量为360°；所述六维调节平台Ⅱ5俯仰和摆角角度方向的调节范围均为±25°，三维平动的调节范围为±30mm。
作为进一步优选，本实施例针孔板4为阵列式针孔板，所述阵列式针孔板上设有若干针孔41，所述针孔41为四行四列分布的针孔，在所述阵列式针孔板的中心处激光刻有十字交叉线42。
作为进一步优选，本实施例阵列式针孔板的直径为10mm±0.1mm，针孔41的直径为8～13μm，阵列式针孔板的材质为金。
作为更进一步优选，本实施例X光单能道镜6的中心波长为4.7KeV，谱带宽度为±0.2KeV。
本实施例用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统的调节方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、将直连套筒I8、直连套筒Ⅱ9之间连接固定，将竖板Ⅱ14一端与直连套筒I8的延伸段固定连接，竖板Ⅱ14的另一端与横板Ⅱ15之间固定连接，将所述六维调节平台Ⅱ5固定在横板Ⅱ15上，将直连套筒I8的另一端与靶室法兰13相连，分幅相机1连接在靶室法兰13的另一端面，将直连套筒Ⅱ9的另一端与缩束套筒10相连，
步骤2、将所述缩束套筒10的另一端与竖板I11之间连接固定，竖板I11的另一端与横板I12之间固定连接，将所述六维调节平台I3固定在横板I12上，
步骤3、架设平行光管16，利用靶室中心点17和分幅相机1建立主光轴x轴，使得平行光管16的光轴与x轴重合，在六维调节平台I3上安装靶点瞄准辅助机构，所述靶点瞄准辅助机构包括辅助调节锥18、支架19、小球杆20和小球23，辅助调节锥18的形状和尺寸与针孔锥2的形状尺寸完全相同，该小球23为Φ500μm的小球，小球杆为Φ500μm的小球杆，将辅助调节锥18的尾端安装在六维调节平台I3的上端，调节六维调节平台I3使得小球23位于靶室中心点17上，固定六维调节平台I3在水平方向的位置，
步骤4、取下靶点瞄准辅助机构，将针孔锥2通过外螺纹22固定在六维调节平台I3的上端，在所述针孔锥2的针孔板固定槽21中安装有针孔板4，通过调节六维调节平台I3和六维调节平台Ⅱ5将针孔板4上十字交叉线42的中心和X光单能道镜6的中心调节至主光轴x轴，
步骤5、将滤片系统7通过定位滑槽72和螺孔82相配合固定在直连套筒I8上。
实施例2
本实施例中针孔板4为阵列式针孔板，阵列式针孔板上设有两行两列分布的针孔41，根据针孔成像的原理，可以获得4幅实验图像，本实施例中其余技术方案同实施例1。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。
Claims (8)
1.一种用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，该系统包括针孔阵列调节系统、X光单通道镜调节系统、靶臂固定系统和分幅相机(1)，
所述针孔阵列调节系统包括针孔锥(2)和六维调节平台I(3)，所述针孔锥(2)的一端设有针孔板固定槽(21)、另一端设有外螺纹(22)，所述针孔锥(2)通过外螺纹(22)固定在六维调节平台I(3)的上端，所述针孔板固定槽(21)中粘贴有针孔板(4)，
所述X光单通道镜调节系统包括六维调节平台Ⅱ(5)、X光单能道镜(6)和滤片系统(7)，所述滤片系统包括滤片盖板(71)，所述滤片盖板(71)上开设有定位滑槽(72)，在所述滤片盖板(71)的下表面设有支杆(73)，在所述支杆(73)的下部设有滤片框(74)，在所述滤片框(74)上贴有滤片，
所述靶臂固定系统包括直连套筒I(8)、直连套筒Ⅱ(9)、缩束套筒(10)，所述缩束套筒(10)的一端与竖板I(11)相连，所述竖板I(11)与横板I(12)相连，在横板I(12)上安装有六维调节平台I(3)，所述缩束套筒(10)的另一端与直连套筒Ⅱ(9)相连，所述直连套筒Ⅱ(9)的另一端与直连套筒I(8)的一端相连，直连套筒I(8)的一端向下延伸与竖板Ⅱ(14)相连，所述竖板Ⅱ(14)与横板Ⅱ(15)相连，横板Ⅱ(15)上设置六维调节平台Ⅱ(5)，六维调节平台Ⅱ(5)上固定有X光单能道镜(6)，所述X光单能道镜(6)位于滤片框(74)的左侧，直连套筒I(8)的另一端固定在靶室法兰(13)上，靶室法兰(13)另一侧设置有分幅相机(1)，所述直连套筒I(8)上开设有固定槽(81)和螺孔(82)，所述固定槽(81)用于插设支杆(73)，所述螺孔(82)与定位滑槽(72)相配合。
2.根据权利要求1所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，所述滤片盖板(71)为弧形盖板，所述滤片盖板(71)的内径等于直连套筒I(8)的外径。
3.根据权利要求1所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，所述固定槽(81)的尺寸为11mm×72mm。
4.根据权利要求1所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，所述六维调节平台I(3)俯仰和摆角角度方向的调节范围均为±25°，三维平动的调节范围为±30mm，沿主光轴旋转方向上的调节量为360°；所述六维调节平台Ⅱ(5)俯仰和摆角角度方向的调节范围均为±25°，三维平动的调节范围为±30mm。
5.根据权利要求1所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，所述针孔板(4)为阵列式针孔板，所述阵列式针孔板上设有若干针孔(41)，所述针孔(41)为四行四列分布的针孔或两行两列分布的针孔，在所述阵列式针孔板的中心处激光刻有十字交叉线(42)。
6.根据权利要求5所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，所述阵列式针孔板的直径为10mm±0.1mm，针孔(41)的直径为8～13μm，阵列式针孔板的材质为金。
7.根据权利要求1-6任一所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统，其特征在于，所述X光单能道镜(6)的中心波长为4.7KeV，谱带宽度为±0.2KeV。
8.一种权利要求7所述的用于神光Ⅱ激光装置上的分幅相机诊断系统的调节方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、将直连套筒I(8)、直连套筒Ⅱ(9)之间连接固定，将竖板Ⅱ(14)一端与直连套筒I(8)的延伸段固定连接，竖板Ⅱ(14)的另一端与横板Ⅱ(15)之间固定连接，将所述六维调节平台Ⅱ(5)固定在横板Ⅱ(15)上，将直连套筒I(8)的另一端与靶室法兰(13)相连，分幅相机(1)连接在靶室法兰(13)的另一端面，将直连套筒Ⅱ(9)的另一端与缩束套筒(10)相连，
步骤2、将所述缩束套筒(10)的另一端与竖板I(11)之间连接固定，竖板I(11)的另一端与横板I(12)之间固定连接，将所述六维调节平台I(3)固定在横板I(12)上，
步骤3、架设平行光管(16)，利用靶室中心点(17)和分幅相机(1)建立主光轴x轴，使得平行光管(16)的光轴与x轴重合，在六维调节平台I(3)上安装靶点瞄准辅助机构，所述靶点瞄准辅助机构包括辅助调节锥(18)、支架(19)、小球杆(20)和小球(23)，将辅助调节锥(18)的尾端安装在六维调节平台I(3)的上端，调节六维调节平台I(3)使得小球(23)位于靶室中心点(17)上，固定六维调节平台I(3)在水平方向的位置，
步骤4、取下靶点瞄准辅助机构，将针孔锥(2)通过外螺纹(22)固定在六维调节平台I(3)的上端，在所述针孔锥(2)的针孔板固定槽(21)中安装有针孔板(4)，通过调节六维调节平台I(3)和六维调节平台Ⅱ(5)将针孔板(4)上十字交叉线(42)的中心和X光单能道镜(6)的中心调节至主光轴x轴，
步骤5、将滤片系统(7)通过定位滑槽(72)和螺孔(82)相配合固定在直连套筒I(8)上。
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