CN111103311A - 皮秒激光驱动的超快x射线动态成像方法 - Google Patents

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陈黎明
李曜均
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    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
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Abstract

本发明提供一种皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法，包括以下过程：利用啁啾脉冲技术产生千焦量级皮秒激光脉冲，将所述的激光脉冲分光为10束；每一束光经过延迟光路后，在10ps内先后到达对应气体靶；每一束光到达对应气体靶产生的X射线辐射定向发射，穿过样品中激发的超快事件；用十块IP板接收成像，从而得到十幅时间间隔为1ps的超快事件的背光成像图片，反映出超快事件在10ps内的变化过程。本发明提供的皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法，提高了X射线背光成像的时间分辨率，实现了对ps级超快事件的动态成像。

Description

皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法
技术领域
本发明提供一种皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法，属于动态成像技术领域。
背景技术
探测物质的瞬态结构和超快动力学最常用方法，是使用超快超强激光产生的X射线进行X射线背光照像。基于激光等离子体加速的Betatron辐射光源在此方面具有很大的优势，因为它产生的宽波段的X射线束发散角小、光子数高，很适合对瞬态样品物质进行背光成像。BetatronX射线辐射已用于生物学和医学领域，例如昆虫的X射线相衬成像和骨骼的硬X射线照相等，都利用的是其空间相干性，能够对物质进行超精细分辨。它同时还具有超快特性，使其非常适合进行高能量密度等离子体、温稠密物质和惯性约束聚变过程的动力学研究。
例如：美国国家点火装置(NIF)的先进射线照相能力(Advanced RadiographicCapability)是一套使用高达四拍瓦(PW)激光器的系统，可产生一系列具有可控延迟的短脉冲--千焦耳级的激光脉冲，用以生成X射线为高密度惯性约束聚变(ICF)靶丸提供背后照明。内爆靶丸的多帧分幅硬X射线照相技术是关系NIF任务成功的关键能力。ARC设计为使用多达八个的具有十皮秒级时间分辨率的背光光源，以记录动力学信息，并生成冷冻氘氚靶压缩与点火的X射线“电影”。ARC将在NIF发次的临界期生成数十皮秒的时间分辨率。
但现有的X射线照相技术无法对超快过程(ps量级时间尺度)进行动态成像。例如，如果要观察一个持续时间为10ps的不可重复的超快事件，每隔1ps成像一次，利用现有的单脉冲成像技术，对应的激光打靶频率要到达109HZ，现有的技术条件远远不能达到该要求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法。利用X射线对ps量级时间尺度的超快事件进行动态成像。
具体技术方案为，皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法，包括以下过程：
(1)利用啁啾脉冲技术产生千焦级皮秒激光脉冲，将所述的激光脉冲分光为10束；
(2)每一束光经过延迟光路后，在10ps内先后到达各自对应的气体靶；
(3)每一束光到达对应气体靶产生的X射线辐射穿过样品的超快事件(通常由激光激发)；
(4)用十块或一整块IP板接收成像，从而得到十幅时间间隔为1ps的超快事件的背光成像图片，反映出超快事件在10ps内的变化过程。
本发明提供的皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法，提高了X射线背光成像的时间分辨率，实现了对超快事件的动态成像。
附图说明
图1为本发明的方法光路示意图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
如图1所示，利用啁啾脉冲技术产生千焦级皮秒激光脉冲，将其分光为10束，每一束光将有百焦耳量级，经过特定的延迟光路后，在10ps内先后到达对应气体靶，将产生1010/发的数十keV的高能量准直光子束，足以进行单发成像。产生的X射线辐穿过超快事件，并用十块IP板接收成像，从而得到十幅时间间隔为1ps的超快事件的背光成像图片，反映出超快事件在10ps内的变化过程。

Claims (1)

1.皮秒激光驱动的超快X射线动态成像方法，其特征在于，包括以下过程：
(1)利用啁啾脉冲技术产生千焦级皮秒激光脉冲，将所述的激光脉冲分光为10束；
(2)每一束光经过延迟光路后，在10ps内先后到达对应气体靶；
(3)每一束光到达对应气体靶产生的X射线辐射穿过超快事件；
(4)用IP板接收成像，从而得到十幅时间间隔为1ps的超快事件的背光成像图片，反映出超快事件在10ps内的变化过程。
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