CN111999319A - 一种同时扫描与分幅x光测量系统 - Google Patents

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李晋
张兴
王峰
杨志文
胡昕
董建军
黎宇坤
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Abstract

本发明公开了一种同时扫描与分幅X光测量系统，该系统包括双通道X射线成像系统、透射式X射线编码板和X射线条纹相机以及与X射线条纹相机相连接的解码器。本发明的同时扫描与分幅X光测量系统，能够从同一视角采用同一记录系统同时记录待测目标的一维连续变化过程图像和二维分幅图像，具有结构紧凑、占用空间小、扫描图像和分幅图像时间关联精度高的优点，在激光惯性约束聚变物理实验研究中具有广阔应用前景。

Description

一种同时扫描与分幅X光测量系统
技术领域
本发明属于激光聚变研究领域和X射线探测领域，具体涉及一种同时扫描与分幅X光测量系统。
背景技术
在激光惯性约束聚变物理实验研究中，通常采用X光条纹相机和X光分幅相机对待测目标的时空演化过程进行精密测量。X射线条纹相机可以对待测目标发出的X光的一维变化过程进行连续扫描测量，从而可以得出待测目标的运动速度信息，但X光条纹相机不具备二维空间分辨，无法对待测目标发出的X光进行分幅测量而给出待测目标的二维空间分布状态。X光分幅相机是一种具有二维空间分辨的测量设备，可以对待测目标发出的X光进行分幅测量而获得待测目标某些时刻点的二维空间分布状态。但是X光分幅相机的成像幅数少，每幅图像之间时间间隔大，又无法获得待测目标的连续时间变化过程，只能给出在某些分离时刻的状态，而无法给出待测目标的运动速度。因此，通常需要同时采用X光条纹相机和X光分幅相机从不同位置对待测目标状态进行联合诊断，这虽能同时给出待测目标的运动速度和二维空间分布状态，但存在占用靶室空间大、各测量设备之间视差大等问题，并且由于分别采用各自的记录设备对图像进行记录，图像之间的时间关联误差也较大，对物理实验的精密性造成重大影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种同时扫描与分幅X光测量系统。
本发明的同时扫描与分幅X光测量系统，其特点是：所述的系统包括依次排布、且相互平行的双通道X射线成像系统、透射式X射线编码板和X射线条纹相机以及与X射线条纹相机相连接的解码器，其中，透射式X射线编码板放置于X射线条纹相机的阴极前方。
所述的双通道X射线成像系统包括沿垂直于X射线条纹相机扫描方向顺序排列的成像系统I和成像系统II。
所述的X射线条纹相机的阴极包括沿垂直于X射线条纹相机扫描方向顺序排列的窄狭缝阴极和宽狭缝阴极。
所述的透射式X射线编码板不遮挡窄狭缝阴极。
所述的透射式X射线编码板、宽狭缝阴极的宽度均大于待测目标的宽度×成像系统II的放大倍数，二者长度均大于待测目标的长度×成像系统II的放大倍数。
所述的透射式X射线编码板上的编码孔采用随机编码方式进行排布。
所述的透射式X射线编码板的材质为金、钽等高Z金属中的一种。
所述的透射式X射线编码板紧贴于X射线条纹相机的宽狭缝阴极的前方。
所述的成像系统I为针孔成像系统、KB显微镜系统、弯晶成像系统中的一种。
所述的成像系统II为针孔成像系统、KB显微镜系统、弯晶成像系统中的一种。
本发明的同时扫描与分幅X光测量系统，待测目标发出的X射线分别由双通道X射线成像系统成像到X射线条纹相机的宽阴极与窄阴极上，窄阴极截取图像一维截弦后由条纹相机获得待测目标一维方向上的连续扫描图像。通过透射式X射线编码板对成像到宽阴极的图像进行编码压缩、相机扫描记录和解码器解码后得到待测目标不同时刻点的二维分幅图像。本发明的同时扫描与分幅X光测量系统，能够从同一视角采用同一记录系统同时记录待测目标的一维连续变化过程图像和二维分幅图像，具有结构紧凑、占用空间小、扫描图像和分幅图像时间关联精度高的优点，在激光惯性约束聚变物理实验研究中具有广阔应用前景。
附图说明
图1是本发明的同时扫描与分幅X光测量系统的结构示意图；
图中：1.待测目标 2.双通道X射线成像系统 3.透射式X射线编码板 4.X射线条纹相机 5.解码器 6.成像系统I 7.成像系统II 8.宽狭缝阴极 9.窄狭缝阴极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的同时扫描与分幅X光测量系统，包括依次排布、且相互平行的双通道X射线成像系统2、透射式X射线编码板3和X射线条纹相机4以及与X射线条纹相机相连接的解码器5，其中，透射式X射线编码板3放置于X射线条纹相机4的阴极前方。定义所述的X射线条纹相机4扫描方向为x轴方向，沿着窄狭缝阴极9的方向为y轴方向，以x轴方向为x方向，以y轴方向为y方向，建立空间直角坐标系。
所述的双通道X射线成像系统2包括沿垂直于X射线条纹相机4扫描方向顺序排列的成像系统I6和成像系统II7。
所述的X射线条纹相机4的阴极包括沿垂直于X射线条纹相机4扫描方向顺序排列的窄狭缝阴极9和宽狭缝阴极8。
所述的透射式X射线编码板3不遮挡窄狭缝阴极9。
所述的透射式X射线编码板3、宽狭缝阴极8的宽度均大于待测目标的宽度×成像系统II7的放大倍数，二者长度均大于待测目标的长度×成像系统II7的放大倍数。
所述的透射式X射线编码板3上的编码孔采用随机编码方式进行排布。
所述的透射式X射线编码板3的材质为金、钽等高Z金属中的一种。
所述的透射式X射线编码板3紧贴于X射线条纹相机4的宽狭缝阴极8前方。
所述的成像系统I6为针孔成像系统、KB显微镜系统、弯晶成像系统中的一种。
所述的成像系统II7为针孔成像系统、KB显微镜系统、弯晶成像系统中的一种。
本发明的同时扫描与分幅X射线测量系统工作时，待测目标1发出的X射线由双通道X射线成像系统2的成像系统I6和成像系统II7分别成像到X射线条纹相机4的宽狭缝阴极8和窄狭缝阴极9上。在宽狭缝阴极8之前紧贴放置有透射式X射线编码板3。成像系统II7对待测目标成的像先经过透射式X射线编码板3后，再进入宽狭缝阴极8。由于待测目标1发出的X射线在经过透射式X射线编码板3时，只能在有编码孔的地方才会穿过，因此进入宽狭缝阴极8的X射线将会被编码稀疏压缩。由于宽狭缝阴极8的长度值/宽度值大于待测目标的长度值/宽度值与成像系统II7的放大倍数的乘积，因此待测目标完整的二维图像都能够进入宽狭缝阴极8中。经过透射式X射线编码板3编码稀疏压缩作用后的像与宽狭缝阴极8相互作用产生的电子被X射线条纹相机4在X轴方向扫描而进行位置移动，并最终由X射线条纹相机4的CCD记录，最后解码器5接收来自CCD记录的编码压缩后的连续二维扫描数据图像，运用超快压缩感知摄影技术里面的反演算法，即可反演重构出高速变化的待测目标的二维图像，从而得到多幅能够反映待测目标二维空间分布状态的二维分幅数据图像。在成像系统II7对待测目标1进行成像的同时，成像系统I6也将待测目标成像到X射线条纹相机4的窄狭缝阴极9上。窄狭缝阴极9截取像沿y轴方向上的一维截弦，然后由X射线条纹相机4对一维截弦图像进行连续扫描记录而得到待测目标的一维连续变化过程图像，根据一维一维连续变化过程图像可以得出待测目标的运动速度。
可见，本发明的同时扫描与分幅X射线测量系统只需使用一台X光扫描变像管和图像记录系统即可以同时记录待测目标的一维连续变化过程图像和二维分幅图像，可以同时得出待测目标的运动速度和二维空间分布状态。本测量系统具有结构紧凑，占用靶室空间小以及一维连续变化过程图像和二维分幅图像的测量视角相同的优点。此外由于一维连续变化过程图像和二维分幅图像时间起点也位于CCD的同一空间起点，时间可以严格关联，具有时间关联精度高的优点。
本发明具有同时扫描与分幅功能的X光测量系统，能够从同一视角采用同一记录系统同时记录待测目标的一维连续变化过程图像和二维分幅图像，从而精密获得待测目标的运动速度和不同时刻的二维空间分布状态。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种同时扫描与分幅X光测量系统，其特征在于：所述的系统包括依次排布、且相互平行的双通道X射线成像系统(2)、透射式X射线编码板(3)和X射线条纹相机(4)以及与X射线条纹相机(4)相连接的解码器(5)，其中，透射式X射线编码板(3)放置于X射线条纹相机(4)的阴极前方；
所述的双通道X射线成像系统(2)包括沿垂直于X射线条纹相机(4)扫描方向顺序排列的成像系统I(6)和成像系统II(7)；
所述的X射线条纹相机(4)的阴极包括沿垂直于X射线条纹相机(4)扫描方向顺序排列的窄狭缝阴极(9)和宽狭缝阴极(8)；
所述的透射式X射线编码板(3)不遮挡窄狭缝阴极(9)；
所述的透射式X射线编码板(3)、宽狭缝阴极(8)的宽度均大于待测目标的宽度×成像系统II(7)的放大倍数，二者长度均大于待测目标的长度×成像系统II(7)的放大倍数。
2.根据权利要求1所述的一种同时扫描与分幅X光测量系统，其特征在于，所述的透射式X射线编码板(3)上的编码孔采用随机编码方式进行排布。
3.根据权利要求1所述的一种同时扫描与分幅X光测量系统，其特征在于，所述的透射式X射线编码板(3)的材料为金、钽等高Z金属材料中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种同时扫描与分幅X光测量系统，其特征在于，所述的透射式X射线编码板(3)紧贴于X射线条纹相机(4)的宽狭缝阴极(8)前方。
5.根据权利要求1所述的一种同时扫描与分幅X光测量系统，其特征在于，所述的成像系统I(6)为针孔成像系统、KB显微镜系统、弯晶成像系统中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种同时扫描与分幅X光测量系统，其特征在于，所述的成像系统II(7)为针孔成像系统、KB显微镜系统、弯晶成像系统中的一种。
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