一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备，所述的探测设备包括子午方向的两块球面物镜、弧矢方向的一块复合球面物镜和X射线的成像板，所构成的两个通道基于Kirkpatrick‑Baze（KB）镜结构成像；惯性约束聚变ICF中热斑发出的X射线经过子午方向的球面物镜反射后形成两个一维成像，而后再经过弧矢方向的复合球面物镜反射后在像面即X射线成像板上形成两个二维成像，结合系统标定数据并对比两个图像的强度，即可得出热斑电子温度的二维分布绝对量。本实用新型专利技术能够实现准同视轴探测，不受不同探测通道间视角差异所引入的视场差别的显著影响，且具有高空间分辨、高集光效率优势，在无需掺杂的情况下给出热斑电子温度的二维结果，具有广阔而重要的应用前景。

A ICF hot spot electronic temperature detection equipment based on quasi Los

The utility model provides a ICF hot spot electronic temperature detection equipment based on the quasi same axis, the imaging plate detection device comprises a meridian two spherical lens, sagittal direction of a composite spherical lens and X ray, two channels which based on Kirkpatrick Baze (KB) mirror the structure of X ray imaging; hot spot in inertial confinement fusion ICF is sent through the meridian direction of the spherical lens is formed after the reflection of two one-dimensional imaging, and then through the reflection of composite spherical lens in the sagittal direction after the image plane is X ray imaging plate to form two 2D imaging system with calibration data and the comparison of two images the strength can be obtained two-dimensional hot spot electron temperature distribution of absolute quantity. The utility model can realize quasi Los detection, significantly different from the perspective of view differences between channels of different detection, and has the advantages of high spatial resolution, high optical efficiency, without doping case gives the hot spot electron temperature of two dimensional results, and has broad application prospects and important.

【技术实现步骤摘要】
一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备
本技术属于电子温度探测领域，具体涉及一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备。
技术介绍
惯性约束聚变（ICF）靶丸内爆压缩的最终目标是热斑物质达到高的温度和高的面密度，热斑的温度和面密度是聚变点火的重要判断依据。其中温度是产生聚变反应所需的必要条件，只有达到一定的温度，聚变反应才可能发生。因此对电子温度的精确探测是研究潜含在热斑状态下物理问题的基础之一，更是研究聚变点火的重点和难点。而现有诊断技术及设备存在着以下不足：1、现有各种多通道电子温度探测设备在观测靶点同一位置时，由不同通道之间视角差异，所引入的视场差别难以规避。2、电子温度探测设备主要利用针孔或者狭缝提供空间分辨，但针孔或狭缝成像，空间分辨率（约10μm）与集光效率（约10-9sr量级）较低，对于诸如神光III主机大型激光装置热斑70μm～100μm的典型尺寸及较低的X光发射强度而言，显得不足。3、目前国际上通常在热斑中掺杂少量的中高Z元素，通过测量掺杂元素的谱线来给出热斑电子温度，而掺杂元素的辐射制冷效应是不可忽视的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备。本技术的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备，其特点是，所述的ICF热斑电子温度探测设备包括位于子午方向、反射面相对的球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ，位于弧矢方向、反射面向上的复合球面物镜Ⅲ和X射线的成像板；热斑通过间接或直接驱动惯性约束聚变ICF靶丸内爆获得，热斑发射的X射线沿光路Ⅰ入射到球面物镜Ⅰ反射至复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅰ后截取能量带E1的X射线，在成像板上成像为二维的单能像Ⅰ，球面物镜Ⅰ的反射面和复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅰ构成一个Kirkpatrick-Baze镜通道即KB镜通道Ⅰ；所述的热斑发射的X射线沿光路Ⅱ入射到球面物镜Ⅱ反射至复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅱ后截取能量带E2的X射线，在成像板上成像为二维的单能像Ⅱ，球面物镜Ⅱ的反射面和复合球面物镜Ⅲ的反射面Ⅱ构成另一个KB镜通道Ⅱ；所述的单能像Ⅰ和单能像Ⅱ的信号传输至激光磷屏分析仪进行识别，之后通过数据处理获得热斑的二维电子温度；所述的复合球面物镜Ⅲ的中心位于球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ的对称面上，成像板的竖直对称面与球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ的对称面重合；所述的反射面Ⅰ和反射面Ⅱ上分别涂覆有窄能带X光多层膜。所述的热斑和球面物镜Ⅰ的中心的连线Ⅰ与热斑和球面物镜Ⅱ的中心的连线Ⅱ的夹角θ，即两个通道相对热斑的夹角θ，夹角θ所引入的最大视场几何差别小于KB镜通道Ⅰ和KB镜通道Ⅱ的空间分辨的二分之一。所述的球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ的反射面上涂覆有单层金属膜。所述的反射面Ⅰ上的窄能带X光多层膜为依据Bragg衍射原理获得能量带E1的X光多层膜，反射面Ⅱ上的窄能带X光多层膜为依据Bragg衍射原理获得能量带E2的X光多层膜。所述的能量带E1和能量带E2的宽度小于等于0.5keV，能量带E1和能量带E2之间的间隔大于0.5keV。本技术的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备的工作过程如下：惯性约束聚变ICF中内爆热斑发出高能X射线，该X射线经过子午方向的球面物镜Ⅰ和球面物镜Ⅱ反射，仅有低于能量带E1和能量带E2的不同截止能点的X射线被反射，形成两个一维成像，而后再经过弧矢方向的复合球面物镜Ⅲ反射后在像面即X射线的成像板上形成两个通道的二维单能成像。所获得的X光二维的单能像Ⅰ和单能像Ⅱ由成像板记录，利用激光磷屏分析仪扫描成像板，即可得到该X光二维的单能像Ⅰ和单能像Ⅱ的二维分布图像。结合两个KB镜通道以及成像板的标定数据，通过对比两个图像的强度，即可得出热斑电子温度的二维分布绝对量。由于两个通道相对热斑的夹角θ所引入的最大视场几何差别小于KB镜通道Ⅰ和KB镜通道Ⅱ的空间分辨的二分之一，通道间的视场差别得到有效规避，因而所得结果为准同视轴的热斑电子温度信息。本技术的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备能够实现准同视轴的ICF热斑电子温度定量探测，空间分辨率达到3μm-5μm，集光效率达到10-11～10-12sr量级，可探测到高空间分辨热斑电子温度。本技术的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备还可直接对ICF热斑氘氚燃料轫致发射X射线进行测量，无需掺杂，避免辐射制冷效应，具有广阔且重要应用前景。附图说明图1为本技术的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备的结构示意图。图中，1.热斑2.球面物镜Ⅰ3.球面物镜Ⅱ4.复合球面物镜Ⅲ5.成像板6.单能像Ⅰ7.单能像Ⅱ8.反射面Ⅰ9.反射面Ⅱ。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例1如图1所示，本技术的基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备包括位于子午方向、反射面相对的球面物镜Ⅰ2和球面物镜Ⅱ3，位于弧矢方向、反射面向上的复合球面物镜Ⅲ4和X射线的成像板5；热斑1通过间接驱动惯性约束聚变ICF靶丸内爆获得，热斑1发射的X射线沿光路Ⅰ入射到球面物镜Ⅰ2反射至复合球面物镜Ⅲ4的反射面Ⅰ8后截取能量带E1的X射线，在成像板5上成像为二维的单能像Ⅰ6，球面物镜Ⅰ2的反射面和复合球面物镜Ⅲ4的反射面Ⅰ8构成一个Kirkpatrick-Baze镜通道即KB镜通道Ⅰ；所述的热斑1发射的X射线沿光路Ⅱ入射到球面物镜Ⅱ3反射至复合球面物镜Ⅲ4的反射面Ⅱ9后截取能量带E2的X射线，在成像板5上成像为二维的单能像Ⅱ7，球面物镜Ⅱ3的反射面和复合球面物镜Ⅲ4的反射面Ⅱ9构成另一个KB镜通道Ⅱ；所述的单能像Ⅰ6和单能像Ⅱ7的信号传输至激光磷屏分析仪进行识别，之后通过数据处理获得热斑1的二维电子温度；所述的复合球面物镜Ⅲ4的中心位于球面物镜Ⅰ2和球面物镜Ⅱ3的对称面上，成像板5的竖直对称面与球面物镜Ⅰ2和球面物镜Ⅱ3的对称面重合；所述的反射面Ⅰ8和反射面Ⅱ9上分别涂覆有窄能带X光多层膜。所述的热斑1和球面物镜Ⅰ2的中心的连线Ⅰ与热斑1和球面物镜Ⅱ3的中心的连线Ⅱ的夹角θ，即两个通道相对热斑的夹角θ，夹角θ所引入的最大视场几何差别小于KB镜通道Ⅰ和KB镜通道Ⅱ的空间分辨的二分之一。所述的球面物镜Ⅰ2和球面物镜Ⅱ3的反射面上涂覆有单层金属膜。所述的球面物镜Ⅰ2的反射面上涂覆的单层金属膜的材料为钼，球面物镜Ⅱ3的反射面上涂覆的单层金属膜的材料为铜。所述的反射面Ⅰ8上的窄能带X光多层膜为依据Bragg衍射原理获得能量带E1的X光多层膜，反射面Ⅱ9上的窄能带X光多层膜为依据Bragg衍射原理获得能量带E2的X光多层膜。所述的能量带E1和能量带E2的宽度小于等于0.5keV，能量带E1和能量带E2之间的间隔大于0.5keV。本实施例中KB镜通道Ⅰ和KB镜通道Ⅱ的空间分辨是3μm～5μm，成像放大倍数是7.5，之间的夹角θ是0.9°，由于采用了复合球面物镜的设计从而节省空间，因而能够达到0.9°。子午方向的球面物镜Ⅰ2和球面物镜Ⅱ3以及弧矢方向的复合球面物镜Ⅲ4均是5mm大小，X射线的成像板5是15cm大小。基于KB镜基本原理，KB镜通道Ⅰ对热斑1发出的能量带E1为3.5±0.25keVX射线进行二维单能成像，所成像为X光二维的单能像Ⅰ6。基于KB镜基本原理，KB镜通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备，其特征在于，所述的ICF热斑电子温度探测设备包括位于子午方向、反射面相对的球面物镜Ⅰ（2）和球面物镜Ⅱ（3），位于弧矢方向、反射面向上的复合球面物镜Ⅲ（4）和X射线的成像板（5）；热斑（1）通过间接或直接驱动惯性约束聚变ICF靶丸内爆获得，热斑（1）发射的X射线沿光路Ⅰ入射到球面物镜Ⅰ（2）反射至复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅰ（8）后截取能量带E1的X射线，在成像板（5）上成像为二维的单能像Ⅰ（6），球面物镜Ⅰ（2）的反射面和复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅰ（8）构成一个Kirkpatrick‑Baze 镜通道即KB镜通道Ⅰ；所述的热斑（1）发射的X射线沿光路Ⅱ入射到球面物镜Ⅱ（3）反射至复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅱ（9）后截取能量带E2的X射线，在成像板（5）上成像为二维的单能像Ⅱ（7），球面物镜Ⅱ（3）的反射面和复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅱ（9）构成另一个KB镜通道Ⅱ；所述的单能像Ⅰ（6）和单能像Ⅱ（7）的信号传输至激光磷屏分析仪进行识别，之后通过数据处理获得热斑（1）的二维电子温度；所述的复合球面物镜Ⅲ（4）的中心位于球面物镜Ⅰ（2）和球面物镜Ⅱ（3）的对称面上，成像板（5）的竖直对称面与球面物镜Ⅰ（2）和球面物镜Ⅱ（3）的对称面重合；所述的反射面Ⅰ（8）和反射面Ⅱ（9）上分别涂覆有窄能带X光多层膜。...

【技术特征摘要】
1.一种基于准同视轴的ICF热斑电子温度探测设备，其特征在于，所述的ICF热斑电子温度探测设备包括位于子午方向、反射面相对的球面物镜Ⅰ（2）和球面物镜Ⅱ（3），位于弧矢方向、反射面向上的复合球面物镜Ⅲ（4）和X射线的成像板（5）；热斑（1）通过间接或直接驱动惯性约束聚变ICF靶丸内爆获得，热斑（1）发射的X射线沿光路Ⅰ入射到球面物镜Ⅰ（2）反射至复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅰ（8）后截取能量带E1的X射线，在成像板（5）上成像为二维的单能像Ⅰ（6），球面物镜Ⅰ（2）的反射面和复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅰ（8）构成一个Kirkpatrick-Baze镜通道即KB镜通道Ⅰ；所述的热斑（1）发射的X射线沿光路Ⅱ入射到球面物镜Ⅱ（3）反射至复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅱ（9）后截取能量带E2的X射线，在成像板（5）上成像为二维的单能像Ⅱ（7），球面物镜Ⅱ（3）的反射面和复合球面物镜Ⅲ（4）的反射面Ⅱ（9）构成另一个KB镜通道Ⅱ；所述的单能像Ⅰ（6）和单能像Ⅱ（7）的信号传输至激光磷屏分析仪进行识别，之后通过数据处理获得热斑（1）的二维电子温度；所述的复合球面物镜Ⅲ（4）的中心位于球面物镜Ⅰ（2）和球面物镜Ⅱ（3）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宽，江少恩，董建军，曹柱荣，穆宝忠，谢青，李亚冉，杨志文，李晋，张继彦，黄天暄，王峰，缪文勇，刘慎业，丁永坤，张保汉，谷渝秋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51