透射式硬X射线谱仪制造技术

提供一种透射式硬X射线晶体谱仪，包括：凹形底座，用于容纳支撑弯晶的弯晶支架，该底座具有相对的两端；前面板，其布置在所述凹形底座的其中一端，该面板具有一个孔和以该孔为中心对称的入射窗口，以使被测光经过该孔和入射窗口入射到弯晶上；光谱探测器，其连接到所述凹形底座的另一端上，用于探测经弯晶透射过的光；在凹形底座内还布置有位于弯晶和光谱探测器之间的狭缝，以使从弯晶透射过的光经该狭缝入射到光谱探测器；和顶盖，其覆盖于凹形底座上，用于密封凹形底座；其中所述孔被设置成适于在所述光谱探测器上提供X射线源的小孔成像。该谱仪对于硬X射线有高的集光效率，高光谱分辨能力，通过谱仪中心的小孔，能同时得到源的小孔像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于X射线分析的谱仪，尤其涉及一种透射式硬X射线谱仪。
技术介绍
随着激光器的不断发展，激光功率的不断提高，激光等离子体相互作用中硬X射线的研究越来越受到人们的重视。激光与等离子体相互作用，通过受激喇曼散射、共振吸收、双等离子体衰变等集体过程会产生大量的超热电子，通过测量等离子体辐射的硬X射线轫致辐射光谱，可以获得超热电子能量分布的特性。此外，在一些高Z物质的量子电动力学理论及相对论修正和吸收光谱学方面，也常常需要对硬X射线的光谱进行诊断。X射线光谱的探测和可见光谱探测一样，都是在谱仪上进行的，基于X射线的波动特征，根据采用的不同的色散元件，可以将其分为光栅谱仪和晶体谱仪两大类。晶体谱仪是测量短波长辐射的线状谱和连续谱的重要仪器，它使人们能够在原子尺度上深入的了解物质结构，并在此基础上建立起了一门有广泛应用领域和重要理论意义的X射线谱学。本申请属于透射式弯晶谱仪，它是晶体谱仪中的其中一种。晶体谱仪是利用晶体中的原子点阵进行光谱分析，工作原理是基于晶体对X射线的衍射布拉格公式2dsin 0 = nA , d是晶体的晶面间距，0是晶面的衍射角，n为衍射级次，\为波长。如附图I所示，硬X射线穿过石英，透射弯晶后满足布拉格定律，衍射后的X射线被探测屏接收。X射线从源S出射到达弯晶的C处，CO是透射弯晶曲率半径R，DE是探测屏，SC，CE是X光光路，s为源到弯晶的距离，在实验中s，R固定，如果已知特征谱线的波长，0是对应的布拉格角，通过计算可得到弯晶到“光线”汇聚点A的位置，设记录面上谱线到中心线距离为X,通过近似计算公式(文献I, Mancini R C, Phaneuf R A. Atomic processesin plasma :twelfth topical conf,American Institute of Physics. 2000 :25-35)可得x = A R/ (2d)。在现有的X射线谱仪中，存在的普遍缺陷是集光效率较低，无法对微弱X射线诊断，且分辨率低。而且，无法同时获得X射线源的空间特性(例如强度)，增加了实验探测的复杂度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种高分辨透射式硬X射线谱仪。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的根据本专利技术，提供一种透射式硬X射线晶体谱仪，包括凹形底座，用于容纳支撑弯晶的弯晶支架，该底座具有相对的两端；前面板，其布置在所述凹形底座的其中一端，该面板具有一个孔和以该孔为中心对称的入射窗口，以使被测光经过该孔和入射窗口入射到弯晶上；光谱探测器，其连接到所述凹形底座的另一端上，用于探测经弯晶透射过的光；在凹形底座内还布置有位于弯晶和光谱探测器之间的狭缝，以使从弯晶透射过的光经该狭缝入射到光谱探测器；和顶盖，其覆盖于凹形底座上，用于密封凹形底座；其中所述孔被设置成适于在所述光谱探测器上提供X射线源的小孔成像。 在上述谱仪中，所述孔和入射窗口的中心为在同一水平线上。在上述谱仪中，所述面板包括上下两个铅板，所述孔由夹在两个铅板之间的铅片提供。在上述谱仪中，所述狭缝被布置为使经弯晶透射过的光会聚在该狭缝处并从中穿过。在上述谱仪中，还包括设置在狭缝下游与其邻近的限位框，用于限制入射到光学探测器内的光。在上述谱仪中，所述凹形底座内还布置有导轨，将所述狭缝安装在该导轨上。在上述谱仪中，所述其中孔的直径为I至100微米。在上述谱仪中，所述狭缝由以谱仪中心线为轴对称排列的两块楔形铅块之间的空隙提供。在上述谱仪中，所述孔、弯晶、狭缝为同轴，且与谱仪的中心线重合。在上述谱仪中，所述凹形底座和上盖由内外两层构成，内层由硬铅制成，外层由硬招制成。与现有X射线谱仪相比，本专利技术的谱仪具有以下优点I、相比于平晶X射线谱仪，本专利技术中使用弯晶，更有利于提高集光效率(大约高10-100倍)，能够在激光等离子相互作用中一次获取X射线谱线，能够很好地避免等离子体自身的不稳定性和不重复性对实验现象带来的干扰；2、成像板与狭缝的距离可变，因此可以通过增加探测器距罗兰圆的距离，提高空间分辨率，这对于研究等离子体中的非均匀性有重要意义；3、本谱仪在摄谱作用的同时能够对X射线源进行小孔成像，反映出源的大小，并且能够得到源强度的空间分布。4、根据实验中不同类型的透射弯晶，可通过导轨来调节狭缝的位置，从而提高探测的谱宽范围，也方便操作；5、由于本谱仪能从一次激光相互作用过程中获取尽可能多的时空信息，可以广泛地应用于激光惯性约束聚变、X射线激光和激光等离子体等重要研究领域，可以用来诊断等离子体参数，研究等离子体基本过程。附图说明以下参照附图对本专利技术作进一步说明，其中图I为现有透射式弯晶谱仪的工作原理；图2a为本专利技术优选实施例的透射式硬X射线谱仪的光路图；图2b为图2a所示透射式硬X射线谱仪的标定结构与示意图；图3为图2b所示透射式硬X射线谱仪的局部立体图4示出了图2b所示透射式硬X射线谱仪的弯晶及弯晶支架具体实施例方式图2a示出了本专利技术优选实施例的透射式硬X射线谱仪的光路图。如图所示，包括谱仪和X射线源7，其中谱仪包括前面板I、凹形底座2、顶盖3、弯晶支架4、铅制狭缝5、以及成像板6，其中前面板I包括两个重叠的铅板101和102，以及位于两个铅板中心的小孔103。下面参照图2b、图3和图4对谱仪的各部件做详细说明。图2b为图2a所示透射式硬X射线谱仪的标定结构与示意图，图3为图I所示透射式硬X射线谱仪的局部立体图。如图3所示，凹形底座2呈凹槽状，具有两个相对的端部，在其中一端上安装有重叠的两个铅板101和102，另一端用于安装成像板(未示出)(例如磷屏或GE公司生产的IP板)，以显示光谱信息。可替代地，该端也可连接至光学探测器(例如CCD探测器)。为了防止谱仪外的杂散光，凹槽底座2通常采用两层材料制成，即内层为硬铅，外层为硬铝。类似地，用于密封凹槽底座2的顶盖3也可以使用上述材料，其目的都是屏蔽外界光线。在前面板I的与来自X射线源的入射光对应的中心处具有一个小孔103，在该小孔103两侧设有呈中心对称的两个入射窗口 104，其中小孔的直径为100微米以下，例如I 100微米。在本实施例中，小孔103是通过如下方法制成首先在一个小且薄的铅片(例如直径为I 5厘米、厚度为0. 5-1毫米的铅片)上打孔，该孔的直径例如为50微米；然后在构成前面板的两块铅板101和102开通孔，该通孔的直径小于铅片的直径，但大于铅片上小孔103的直径；将该铅片夹在两块铅板101和102之间，使小铅片上小孔的中心恰好位于通孔的中心线上。通过上述方法提供的小孔结构103便于在实际当中所使用，因为铅板101、102的厚度通常较大，很难直接在铅板上形成尺寸在微米级的小孔。当然，小孔103也不局限于此实施例所提供的方式，能够在前面板I上形成直径在微米级的其他小孔的结构也能在本专利技术中使用。可选地，为了屏蔽周围散射的X射线对探测的影响，前面板I上可覆盖合适的滤片，以消除可见光的影响。继续参考图2b、3，入射窗口 104的大小和形状以所使用的弯晶(例如图4所示的弯晶401)大小及形状相匹配，在本实施例中，入射窗口 104为两个矩形窗口，入射光通过其照射在后面的矩形弯晶401上。本专利技术利用小孔成像原理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈黎明，张璐，毛婧一，闫文超，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：