CN208155903U - 基于激光产生的x射线和质子的双粒子照相设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备，包括超快激光束；反射镜，所述超快激光束会被反射的激光束将会汇集于一点；金属靶，被反射的激光束会入射到金属靶上后会产生X射线、质子束和电子束；定位块，所述定位块位于金属靶后方；质子探测器，所述质子束探测器位于定位块后方，用于探测并记录质子束拍摄到的质子图像；偏转磁铁，所述偏转磁铁用于将质子束、电子束偏转；X射线探测器，所述X射线探测器位于偏转磁铁后方，用于探测并记录X射线拍摄到的X射线图像。该设备中各器件均十分易得，组合安放十分便利，并且使用该设备对客体进行拍摄可在一次检测中完成不同物质密度客体及其携带电磁场信息的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，具体涉及一种基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备。
背景技术
利用X射线的无损检测需求普遍存在于工业生产、国土安全、材料研发、基础科学研究等领域。目前，对于不同物质密度客体的检测，需要改变电子能量与靶材来获得不同能量的X射线，通过多发次获得不同物质密度区域均清晰的检测图像，存在着检测耗时、经济成本高等缺点。特别是物质密度变化十分剧烈的动力学过程，通过不同发次的测量，由于重复新低的特点，难以获得过程一致的检测结果。此外，一些动力学过程演化中会产生强电磁场结构，X射线不能检测这种场结构，使得基础科学研究过程检测工具缺乏。不同密度客体通过多发检测、电磁场结构缺乏检测影响了无损检测技术在材料研发、基础科学研究中的广泛应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种基于激光产生的X 射线和质子的双粒子照相设备，该设备中各器件均十分易得，组合安放十分便利。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备，包括超快激光束；
反射镜，所述反射镜为弧形反射镜，所述超快激光束水平入射到反射镜上后，被反射的激光束将会汇集于一点；
金属靶，所述金属靶位于反射镜的被反射的激光束所在侧，被反射的激光束会入射到金属靶上，并通过激光等离子体相互作用产生X射线、质子束和电子束；
定位块，所述定位块位于金属靶后方，即位于金属靶的出射方向，以便于X 射线和质子束对取代定位块后的客体进行拍摄；
质子探测器，所述质子束探测器位于定位块后方，用于探测并记录质子束拍摄到的质子图像；
偏转磁铁，所述偏转磁铁位于质子探测器后方，用于将质子束、电子束偏转；
X射线探测器，所述X射线探测器位于偏转磁铁后方，用于探测并记录X 射线拍摄到的X射线图像。
具体的说，所述金属靶、定位块、质子探测器、偏转磁铁和X射线探测器的中心位于同一轴线上。
更具体的说，所述超快激光束指由超短脉冲激光器发出的超短时间脉冲，所述超短脉冲激光器是指脉冲宽度小于等于100ps的脉冲激光器。
同时，本实用新型还提供了基于上述设备对客体进行照相的方法，该方法能够发挥单发瞬态照相的重要优势，拍摄得到客体的X射线图像和质子图像，进而提供客体密度、电磁场等关键研究信息，是对科学研究深入理解的重要手段。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
具体来说，基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相方法为：通过激光等离子体相互作用产生X射线与质子束；X射线与质子束飞行中对客体照相，质子图像首先被质子探测器记录，由于X射线、电子等穿透性很强、质子探测器对X射线不灵敏，因此质子探测器上没有记录到X射线等的图像；质子束、电子束等被偏转磁铁偏转，只有X射线不受影响，X射线图像被X射线探测器记录。
由于X射线照相对高物质密度的客体比较敏感，质子照相对低物质密度与带电磁场分布的客体比较敏感，结合X射线图像与质子图像能对很大物质密度范围内的客体进行照相测量，并测量客体携带的电磁场信息。此外，由于超快激光产生的X射线源与质子源的时间脉冲宽度只有几十皮秒，因此照相客体是动态情况下(即客体的物质密度分布、电磁场分布等信息随时间变化)，也能获得瞬态时刻的图像。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供了一种新的对不同物质密度客体的无损检测的测量设备，该设备采用的各器件十分易得，且操作误差小，操作方便，而且实用该设备可在一次测量中提供不同物质密度客体的高对比照相图像，并给出其电磁场信息，特别是为每发过程重复性低的科学研究提供了一种信息全面的瞬态测量手段，可以有效地降低研究所需的时间与经济成本。此外对于材料动力学过程、物理与化学动力学过程等动态过程演化，激光产生的X射线与质子双粒子照相技术能够发挥单发瞬态照相的重要优势，提供密度、电磁场等关键研究信息，对科学研究深入理解提供重要手段。
附图说明
图1为本实用新型设备的结构示意图；
其中，附图标记对应的名称为：
1-超快激光束，2-反射镜，3-金属靶，4-定位块，5-质子探测器，6-偏转磁铁，7-X射线探测器。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
本实施例提供了一种基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备，该照相设备是由各种现有的元器件通过特定的组合、摆放形成的，可达到在一次检测中完成不同物质密度客体及其携带电磁场信息的测量这一目的。该照相设备包括超快(即超短时间脉冲)激光束1、反射镜2、金属靶3、质子探测器5 (记录质子图像)、偏转磁铁6、X射线探测器7(记录X射线图像)，此外，为了便于给客体进行拍摄并能够使客体拍摄效果更好，还包括用于给客体定位的定位块4，在拍摄时，只需将客体取代定位块即可。
具体来说，如图1所示，所述超快激光束1指由超短脉冲激光器发出的超短时间脉冲，所述超短脉冲激光器是指脉冲宽度小于等于100ps的脉冲激光器；所述脉冲激光器水平设置，并发出水平向左的超快激光束1；所述反射镜2为弧形反射镜，所述超快激光束水平入射到反射镜上后，被反射的激光束将会汇集于一点；所述金属靶位于反射镜右侧，并且其位置即在被反射的激光束汇集点上或汇集点附近，当被反射的激光束入射到金属靶后，会通过激光等离子体相互作用产生X射线、质子束和电子束；所述定位块位于金属靶右边，即位于金属靶的出射方向，其定位块与金属靶之间的间距可根据具体情况进行调整，只要质子探测器和X射线探测器能够拍摄到完整的图像即可；所述质子探测器5 位于定位块右边，用于探测并记录质子束拍摄到的质子图像；所述偏转磁铁6 位于质子探测器右边，用于将质子束、电子束偏转；所述X射线探测器7位于偏转磁铁右边，用于探测并记录X射线拍摄到的X射线图像。为了便于拍摄且便于设备的摆放(即安装)，所述金属靶3、定位块4、质子探测器5、偏转磁铁6和X射线探测器7的中心位于同一水平线上。
本实施例上述设备的工作原理是：激光产生的X射线与质子双粒子照相过程中，超快激光束通过反射镜入射到金属靶上，通过激光等离子体相互作用产生X射线、电子束和质子束；X射线与质子束飞行中对客体照相，质子图像首先被质子探测器记录，由于X射线、电子等穿透性很强、质子探测器对X射线不灵敏，因此质子探测器上没有记录到X射线等的图像；质子束、电子束等被偏转磁铁偏转，只有X射线不受影响，X射线图像被X射线探测器记录。X射线照相对高物质密度的客体比较敏感，质子照相对低物质密度与带电磁场分布的客体比较敏感，结合X射线图像与质子图像能对很大物质密度范围内的客体进行照相测量，并测量客体携带的电磁场信息。此外，由于超快激光产生的X 射线源与质子源的时间脉冲宽度只有几十皮秒，因此照相客体是动态情况下(即客体的物质密度分布、电磁场分布等信息随时间变化)，也能获得瞬态时刻的图像。
以下以对金属材料冲击波传播过程(一种典型的动力学过程)的拍摄为例对上述设备的照相方法进行详细的介绍。
先按上述方式对设备中的各元器件进行摆放安装，然后启动超短脉冲激光器，产生激光束，激光与金属靶作用产生X射线，X射线对金属材料冲击波传播过程进行透视照相，拍摄得到质子束照片和X射线照片，根据照片分析可明确得知，X射线照相对材料冲击波传播过程的底部区域(对应高物质密度)比较敏感，质子照相对冲击波传播过程的顶部区域(对应低物质密度)比较敏感，结合X射线图像与质子图像能对很大物质密度范围内的客体进行照相测量。同时当存在电磁场情况下，还可测量客体携带的电磁场信息。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备，其特征在于，
包括超快激光束(1)；
反射镜(2)，所述反射镜为弧形反射镜，所述超快激光束水平入射到反射镜上后，被反射的激光束将会汇集于一点；
金属靶(3)，所述金属靶位于反射镜的被反射的激光束所在侧，被反射的激光束会入射到金属靶上，并通过激光等离子体相互作用产生X射线、质子束和电子束；
定位块(4)，所述定位块位于金属靶后方，即位于金属靶的出射方向，以便于X射线和质子束对取代定位块后的客体进行拍摄；
质子探测器(5)，所述质子束探测器位于定位块后方，用于探测并记录质子束拍摄到的质子图像；
偏转磁铁(6)，所述偏转磁铁位于质子探测器后方，用于将质子束、电子束偏转；
X射线探测器(7)，所述X射线探测器位于偏转磁铁后方，用于探测并记录X射线拍摄到的X射线图像。
2.根据权利要求1所述的基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备，其特征在于，所述金属靶(3)、定位块(4)、质子探测器(5)、偏转磁铁(6)和X射线探测器(7)的中心位于同一轴线上。
3.根据权利要求2所述的基于激光产生的X射线和质子的双粒子照相设备，其特征在于，所述超快激光束(1)指由超短脉冲激光器发出的超短时间脉冲，所述超短脉冲激光器是指脉冲宽度小于等于100ps的脉冲激光器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108490012A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 基于激光产生的x射线和质子的双粒子照相设备及方法 |
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2018
- 2018-04-13 CN CN201820526183.4U patent/CN208155903U/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108490012A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-04 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 基于激光产生的x射线和质子的双粒子照相设备及方法 |
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