一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统，包括He‑Ne激光器、组合镜、主镜、靶球和靶室，主镜安装在靶室内，组合镜包括两个聚光镜、两个反射镜、分光镜、和对准物镜，两个聚光镜设置在光纤和靶球，其中一个反射镜靠近一个聚光镜设置，分光镜设置在反射镜的下方，He‑Ne激光器设置在分光镜的前侧，反射镜设置在分光镜的下方，对准物镜设置在靶球的后侧，对准物镜的两侧分别设置有保护玻璃。本发明专利技术采用四块互相垂直的球面反射镜，可以减少彗差，减少视场倾斜，加工成本低、装调简单、实验时间短、不引入额外误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显微镜领域，具体是一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统。
技术介绍
1896年X射线发现不久，人们就开始用X射线直接照射物体，采用接触式辐射计量方法来获得X射线图像。然而，X射线成像和探测技术的进一步发展却遇到了严重的障碍。其主要原因在于X射线波长很短，通常为几个埃到几百个埃比可见光波长短1～4个数量级。X射线在空气中又强烈地被吸收，因此，找到合适于不同应用领域的X射线源、成像元件和相应的探测器件是很困难的。而且，X射线在光滑的表面上几乎不反射，只有在掠入射的情况下才显示出可用的反射率。掠入射X射线显微镜近些年来有很大发展，且日臻完善。ICF实验研究的逐步深入及近些年研究人员将这种显微镜用于生物研究，也促使了X射线显微镜的发展，几乎所有同步辐射线上都装有掠入射X射线显微镜。发达国家已经做到接近衍射极限分辨水平。他们主要靠提高表面面型精度及及降低表面粗糙度。Mori等采用了特种加工方法如弹性发射加工方法(elasticemissionmachining，EEM)和等离子体化学气体加工方法(chemicalvaporizationmachining，CVM)等，在能量为15keV处聚焦性能达到接近衍射极限水平。用于惯性约束的掠入射显微镜目前表面光洁度最好的已经达到0.13nm，系统的最优分辨率为3μm。由于ICF实验研究的需要，美国罗切斯特大学(UniversityofRochester)为其OMEGA设备分别研制了两套KB显微镜。一套KB显微镜与高电流PJX条纹相机耦合提高研究直接驱动流体力学稳定性实验的灵敏度和空间分辨率。他们采用4个镜子镀铱/铬双层膜的方法，掠入射角为2.1°。这个掠入射角是算出的使立体角和反射率最大的角度。这个系统能够在120μm视场内保持2μm的分辨率。采用超光滑表面，表面均方粗糙度达到0.13nm。另一套是由16对凹面镜组成的产生16个像的KB显微镜。这个系统的最优分辨率为3μm，在400μm视场内的分辨率高于5μm。分幅照相机与KB显微镜连接，在1.5～7keV能量范围，能够拍摄限时X射线的照片。间隔1.5ns时间产生能够产生16个X射线像。凹面镜的基底采用熔石英，表面均方粗糙度为0.4nm。从第一次采用非周期多层膜结构来增大中子在全反射附近的反射光谱范围以来，非周期多层膜被越来越多地用于掠入射情况以得到足够稳定的反射率。法国F.Bridou等研制了工作在100ev～10keV能量范围的KBA显微镜。为了使系统能够反射的立体角尽量大而又不降低反射率，四个反射镜上的掠入射角为2°～3°，并采用镀非周期膜的方法，满足每个反射率大于7％的要求。在惯性约束聚变中，由于流体力学非稳定性限制了点火计划的实现，Ph.Troussel等研制了高分辨率类Wolter显微镜，它采用两个环面反射镜，在1～5keV能量范围，视场半径0.4mm，空间分辨率为4μm，表面粗糙度为0.3nm。国内的掠入射显微镜的研制起步于80年代中期。国内中物院核物理与化学研究所和中科院长春光机所从1988年开始合作研制国内第一台WolterX光显微镜，其间进行了多次激光打靶成象效率检测实验，但均未获得较好的X光图象。经过七年努力，直到1995年10月该所研制的设备才在星光II小靶室现场考核实验中获得了反映一个成像系统最本质特性的空间分辨率数据。这套WolterX光显微镜的工作能量范围为0.1keV～1keV，即显微镜的工作波长为1.24～12.4nm，掠入射角为1.2°，物距为230mm，放大倍率为15×，系统的最大集光立体角为1×10-4sr，视场大于200μm，系统的分辨率达到5μm。现有技术方案：目前多采用KB型显微镜，该结构采用两块互相垂直的球面反射镜组成。有一些实验室采用了Wolter型显微镜，该结构采用两块非球面反射镜。现有技术中的KB型显微镜由于采用两块互相垂直的球面反射镜，彗差和视场倾斜都很大。Wolter型显微镜由于采用两块非球面反射镜，加工成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统，包括He-Ne激光器、组合镜、主镜、靶球和靶室，所述主镜安装在靶室内，所述组合镜包括第一聚光镜、第二聚光镜、第一反射镜、分光镜、第二反射镜和对准物镜，所述第一聚光镜设置在光纤和第二聚光镜之间，第二聚光镜设置在第一聚光镜和靶球之间，且光纤、第一聚光镜、第二聚光镜、靶球位于同一直线上，所述第一反射镜靠近第二聚光镜设置，所述分光镜设置在第一反射镜的下方，所述He-Ne激光器设置在分光镜的前侧且位于光纤末端的下方，所述第二反射镜设置在分光镜的下方，且第一反射镜、分光镜和第二反射镜设置在一条直线上，所述对准物镜设置在靶球的后侧，所述对准物镜的两侧分别设置有保护玻璃；所述主镜包括第一主反射镜和多个副反射镜，所述第一主反射镜后侧依次设置有第五副反射镜、第一副反射镜、第二副反射镜、第三副反射镜、第四副反射镜，所述第五副反射镜上开设有一个完全透过X光的通孔，所述第一主反射镜、第五副反射镜、第一副反射镜在一条直线上，所述第二副反射镜、第三副反射镜、第四副反射镜在一条直线上，所述第一副反射镜和第二副反射镜之间设置有自由调节的夹角，所述第一主反射镜的一侧设置有显微镜。作为本专利技术进一步的方案：所述第一聚光镜的厚度为4mm，第二聚光镜的厚度为20mm，第一聚光镜与第二聚光镜的距离为600mm。作为本专利技术进一步的方案：所述第二聚光镜与第一反射镜的距离为10mm，第一反射镜与分光镜之间的距离为50mm，第二反射镜与分光镜之间的距离为35mm。作为本专利技术进一步的方案：所述第一反射镜与靶球之间的距离为400mm，紧靠靶球保护玻璃与靶球之间的距离为186～200mm。作为本专利技术进一步的方案：所述第一反射镜和第二反射镜是半反半透镜。作为本专利技术再进一步的方案：所述第一副反射镜和第二副反射镜之间夹角大于90°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用四块互相垂直的球面反射镜，可以减少彗差，减少视场倾斜，加工成本低、装调简单、实验时间短、不引入额外误差。附图说明图1为本专利技术系统的照明对准光路结构图。图2为本专利技术的照明对准光路原理图。图3为用于光路的向量计算示意图。图4为用于向量计算的坐标换算示意图。图5为实验所用靶标的镍网格的二维X光图。图6为本专利技术系统在整个视场内获得的细小网格二维X光图。图中：1-第一聚光镜；2-第二聚光镜；3-第一反射镜；4-分光镜；5-第二反射镜；6-保护玻璃；7-对准物镜；8-He-Ne激光器；9-光纤；10-靶球；11-靶室；SG1-第一主反射镜；M1-第一副反射镜；M2-第二副反射镜；M3-第三副反射镜；M4-第四副反射镜；M5-第五副反射镜；MJ-显微镜。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～3，本专利技术实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统，包括He‑Ne激光器、组合镜、主镜、靶球和靶室，所述主镜安装在靶室内，其特征在于，所述组合镜包括第一聚光镜、第二聚光镜、第一反射镜、分光镜、第二反射镜和对准物镜，所述第一聚光镜设置在光纤和第二聚光镜之间，第二聚光镜设置在第一聚光镜和靶球之间，且光纤、第一聚光镜、第二聚光镜、靶球位于同一直线上，所述第一反射镜靠近第二聚光镜设置，所述分光镜设置在第一反射镜的下方，所述He‑Ne激光器设置在分光镜的前侧且位于光纤末端的下方，所述第二反射镜设置在分光镜的下方，且第一反射镜、分光镜和第二反射镜设置在一条直线上，所述对准物镜设置在靶球的后侧，所述对准物镜的两侧分别设置有保护玻璃；所述主镜包括第一主反射镜和多个副反射镜，所述第一主反射镜后侧依次设置有第五副反射镜、第一副反射镜、第二副反射镜、第三副反射镜、第四副反射镜，所述第五副反射镜上开设有一个完全透过X光的通孔，所述第一主反射镜、第五副反射镜、第一副反射镜在一条直线上，所述第二副反射镜、第三副反射镜、第四副反射镜在一条直线上，所述第一副反射镜和第二副反射镜之间设置有自由调节的夹角，所述第一主反射镜的一侧设置有显微镜。...

【技术特征摘要】
1.一种用于ICF的掠入射KBA显微镜系统，包括He-Ne激光器、组合镜、主镜、靶球和靶室，所述主镜安装在靶室内，其特征在于，所述组合镜包括第一聚光镜、第二聚光镜、第一反射镜、分光镜、第二反射镜和对准物镜，所述第一聚光镜设置在光纤和第二聚光镜之间，第二聚光镜设置在第一聚光镜和靶球之间，且光纤、第一聚光镜、第二聚光镜、靶球位于同一直线上，所述第一反射镜靠近第二聚光镜设置，所述分光镜设置在第一反射镜的下方，所述He-Ne激光器设置在分光镜的前侧且位于光纤末端的下方，所述第二反射镜设置在分光镜的下方，且第一反射镜、分光镜和第二反射镜设置在一条直线上，所述对准物镜设置在靶球的后侧，所述对准物镜的两侧分别设置有保护玻璃；所述主镜包括第一主反射镜和多个副反射镜，所述第一主反射镜后侧依次设置有第五副反射镜、第一副反射镜、第二副反射镜、第三副反射镜、第四副反射镜，所述第五副反射镜上开设有一个完全透过X光的通孔，所述第一主反射镜、第五副反射镜、第一副反射镜在一条直线上，所述第二副反射镜、第三副反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玲玲，孙德林，胡家升，王丽丽，王刚，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37