一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统，所述系统中的黑腔置于开孔玻璃光阑的前方，黑腔的激光注入孔发射的X光通过开孔玻璃光阑、瞄准节、精密针孔，再穿过开孔荧光板上的限孔到达平响应XRD探测器的灵敏面，产生脉冲电流信号；精密针孔和开孔荧光板上的限孔限制瞄准区域，可实现辐射流局域化精密测量。本发明专利技术不需对精密针孔和开孔透镜进行精密装配，瞄准装调方便灵活，增加了系统的可靠性及工程可行性。本发明专利技术可实现对黑腔内部特定区域产生的辐射流的时间分辨测量，具有广泛的应用前景。

A local radiation flux measurement system based on precise pinhole

The invention discloses a local precision pinhole radiation flow measurement system based on black cavity disposed in the system of opening the front glass diaphragm, laser hohlraum injection hole emitting X light through a perforated glass diaphragm, aiming precision section, pinhole, then through the open hole fluorescent plate on arrival flat surface sensitive response of XRD detector, pulse current signal; limit hole precision hole pinhole and fluorescent plate restrictions on the aiming area, can realize the radiation flow localization precision measurement. The invention does not need precise assembly of the precise pinhole and the open hole lens, and the aiming and installation is convenient and flexible, and the reliability of the system and the feasibility of the project are increased. The invention can realize the time resolution measurement of the radiation flow generated in the specific area of the black cavity, and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统
本专利技术属于X光探测领域，具体涉及一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统。
技术介绍
在现有技术中，空间分辨辐射流测量系统具有时间分辨、空间分辨、可定量化测量、可多角度测量等优点，在激光惯性约束核聚变领域具有广泛的应用前景。基于针孔-透镜组件和平响应XRD探测器的空间分辨辐射流探测设备，可提供黑腔内部局部区域绝对辐射流时间演化信息，理论上可分辨黑腔内不同区域产生的辐射流，可为黑腔能量学研究提供高时间精度和空间精度的细致数据，名称为《黑腔内部指定区域辐射流直接测量》（Directmeasurementofx-rayfluxforapre-specifiedhighly-resolvedregioninhohlraum，KuanRen,ShenyeLiu,LifeiHouetal.OpticsExpress，2015，23(19)，240938.）的文章对其基本原理进行了详细说明。现有技术中的空间分辨辐射流测量系统采用复合式针孔-透镜组件，将精密针孔粘贴在开孔透镜中心位置，但由于开孔透镜可见光光轴与X光光轴不同轴，导致系统瞄准调节十分复杂；因系统使用时每发次均需更换成像板，导致系统轴线存在晃动，瞄准稳定性较差；此外，由于系统离线调节时水平放置，而在线测量时需竖直放置，导致针孔和限孔的相对位置因系统结构重力发生变化，离线调试不能为在线测量提供参考。
技术实现思路
为了克服已有技术中空间分辨辐射流测量系统可见光光轴与X光光轴不同轴、系统瞄准困难、瞄准稳定性差的不足，本专利技术提供一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统。本专利技术能够用于开展局域X光辐射流测量，增加系统的可靠性及工程可行性。本专利技术的技术方案如下：本专利技术的基于精密针孔的局域辐射流测量系统，其特点是，所述的测量系统包括开孔玻璃光阑、瞄准节、精密针孔、开孔透镜、CMOS相机、开孔荧光板、平响应XRD探测器、信号衰减器、示波器、采集计算机。所述的开孔玻璃光阑、精密针孔、开孔透镜、开孔荧光板、平响应XRD探测器的中心依次设置在同一条光路上。所述的平响应XRD探测器、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接。所述CMOS相机与光路成一夹角，用于观测开孔荧光板上的图像。黑腔置于开孔玻璃光阑的前方，黑腔的激光注入孔发射的X光通过开孔玻璃光阑、瞄准节、精密针孔，再穿过开孔荧光板上的限孔到达平响应XRD探测器的灵敏面，产生脉冲电流信号，脉冲电流信号经过信号衰减器衰减至示波器的量程范围内，并由采集计算机采集。开孔荧光板上的限孔周围区域记录的X光图像用于确定平响应XRD探测器测得辐射流的来源区域。所述的CMOS相机与光路之间的夹角范围为20度-40度。所述的精密针孔与开孔透镜的中心间距小于60mm。所述的开孔玻璃光阑的截止波长为450nm。所述的精密针孔的直径为100um、长度为100um，精密针孔的两端面圆孔直径差小于5um。所述的瞄准节的焦距为500mm。所述的精密针孔的材料采用镍钴合金。作为本专利技术的优选：精密针孔和开孔透镜分开放置并进行准直调节，可避免开孔透镜的光学轴与精密针孔的几何轴不重合的问题。作为本专利技术的优选：开孔玻璃光阑的截止波长为450nm，可透过可见光瞄准时使用的绿光，同时能够阻挡激光惯性约束聚变实验中采用的三倍频打靶激光，光阑不需在线进行开闭，减小对系统瞄准精度的影响。作为本专利技术的优选：瞄准节焦距为500mm，能够记录激光惯性约束聚变实验中腔靶的具体位置，便于在线精密瞄准。作为本专利技术的优选：精密针孔的直径为100um，两端面孔径差小于5um，厚度为100um，材料采用镍钴合金。作为本专利技术的优选：开孔透镜的物距、像距与针孔成像的物距、像距不同。作为本专利技术的优选：X光束流能够在所述开孔荧光板上直接成像，并通过CMOS相机进行记录。本专利技术的一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统，其基本原理是：采用精密针孔和开孔荧光板上的限孔限定系统瞄准区域，区域尺度约为200um，黑腔内部受激光辐照产生的X光通过精密针孔和开孔荧光板上的限孔到达平响应XRD探测器的灵敏面，由于精密针孔和开孔荧光板上的限孔的存在，视场内部可分为全亮区和半亮区，平响应XRD探测器灵敏面对全亮区中的点源张开的立体角相同，而对半亮区中的点源张开的立体角随点源与系统光轴之间距离的增大而减小。通过精密针孔和开孔荧光板上的限孔限定瞄准区域，可实现黑腔内部光斑区、再发射区、填充等离子体区的辐射流的直接测量。系统采用开孔透镜进行可见光离线调试，开孔透镜与精密针孔分离设置，可有效解决开孔透镜可见光光轴与系统X光光轴不重合对系统瞄准产生的影响。同时，采用瞄准节记录靶的位置，可有效对系统光轴进行校准。本专利技术的有益效果是，本专利技术中将开孔透镜和精密针孔分离，可直接避免开孔透镜可见光光轴与系统X光光轴不重合的影响，从而使得离线调试中可见光光轴指示X光光轴具备可行性。同时，本专利技术采用瞄准节记录靶的位置，当瞄准区域发生变化时，可通过瞄准节对系统光轴直接进行复位，提高了系统瞄准稳定性。另外，本专利技术中采用波长截止型玻璃作为开孔玻璃光阑，既可确保可见光离线调试时透镜收光不受影响，也可确保激光注入实验时三倍频激光不进入系统视场，避免信号干扰，同时，由于不需要对光阑进行开闭控制，极大简化了系统设计的复杂程度。本专利技术采用开孔荧光板，可在实验过程中对黑腔激光注入孔附近区域直接成像，相比于前期技术采用的开孔成像板，可避免拆卸开孔成像板对系统造成的干扰，简便易行，可保证系统瞄准的稳定性。本专利技术可实现对黑腔内部特定区域产生的辐射流的时间分辨测量，具有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术的一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统实施例1的结构示意图；图2是本专利技术的一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统实施例2的结构示意图；图中，1.黑腔2.开孔玻璃光阑3.瞄准节4.精密针孔5.开孔透镜6.CMOS相机7.开孔荧光板8.平响应XRD探测器9.信号衰减器10.示波器11.采集计算机。具体实施方式实施例1图1是本专利技术的一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统实施例1的结构示意图，图1中，本专利技术的一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统，包括开孔玻璃光阑2、瞄准节3、精密针孔4、开孔透镜5、CMOS相机6、开孔荧光板7、平响应XRD探测器8、信号衰减器9、示波器10、采集计算机11。所述的开孔玻璃光阑2、精密针孔4、开孔透镜5、开孔荧光板7、平响应XRD探测器8的中心依次设置在同一条光路上。所述的平响应XRD探测器8、信号衰减器9、示波器10、采集计算机11依次电连接。所述CMOS相机6与光路成一夹角，用于观测开孔荧光板上的图像。黑腔1置于开孔玻璃光阑2的前方，黑腔1的激光注入孔发射的X光通过开孔玻璃光阑2、瞄准节3、精密针孔4，再穿过开孔荧光板7上的限孔到达平响应XRD探测器8的灵敏面，产生脉冲电流信号，脉冲电流信号经过信号衰减器9衰减至示波器10的量程范围内，并由采集计算机11采集。开孔荧光板7上的限孔周围区域记录的X光图像用于确定平响应XRD探测器8测得辐射流的来源区域。所述的开孔玻璃光阑2的截止波长为450nm。所述的精密针孔4的直径为100um、长度为100um。所述的瞄准节3的焦距为500mm。所述的精密针孔4的材料采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统，其特征在于：所述的测量系统包括开孔玻璃光阑（2）、瞄准节（3）、精密针孔（4）、开孔透镜（5）、CMOS相机（6）、开孔荧光板（7）、平响应XRD探测器（8）、信号衰减器（9）、示波器（10）、采集计算机（11）；所述的开孔玻璃光阑（2）、精密针孔（4）、开孔透镜（5）、开孔荧光板（7）、平响应XRD探测器（8）的中心依次设置在同一条光路上；所述的平响应XRD探测器（8）、信号衰减器（9）、示波器（10）、采集计算机（11）依次电连接；所述CMOS相机（6）与光路成一夹角，用于观测开孔荧光板上的图像；黑腔（1）置于开孔玻璃光阑（2）的前方，黑腔（1）的激光注入孔发射的X光通过开孔玻璃光阑（2）、瞄准节（3）、精密针孔（4），再穿过开孔荧光板（7）上的限孔到达平响应XRD探测器（8）的灵敏面，产生脉冲电流信号，脉冲电流信号经过信号衰减器（9）衰减至示波器（10）的量程范围内，并由采集计算机（11）采集；开孔荧光板（7）上的限孔周围区域记录的X光图像用于确定平响应XRD探测器（8）测得辐射流的来源区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于精密针孔的局域辐射流测量系统，其特征在于：所述的测量系统包括开孔玻璃光阑（2）、瞄准节（3）、精密针孔（4）、开孔透镜（5）、CMOS相机（6）、开孔荧光板（7）、平响应XRD探测器（8）、信号衰减器（9）、示波器（10）、采集计算机（11）；所述的开孔玻璃光阑（2）、精密针孔（4）、开孔透镜（5）、开孔荧光板（7）、平响应XRD探测器（8）的中心依次设置在同一条光路上；所述的平响应XRD探测器（8）、信号衰减器（9）、示波器（10）、采集计算机（11）依次电连接；所述CMOS相机（6）与光路成一夹角，用于观测开孔荧光板上的图像；黑腔（1）置于开孔玻璃光阑（2）的前方，黑腔（1）的激光注入孔发射的X光通过开孔玻璃光阑（2）、瞄准节（3）、精密针孔（4），再穿过开孔荧光板（7）上的限孔到达平响应XRD探测器（8）的灵敏面，产生脉冲电流信号，脉冲电流信号经过信号衰减器（9）衰减至示波器（10）的量程范围内，并由采集计算机（11）采集；开孔荧光...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢旭飞，刘慎业，杜华冰，陈进文，任宽，侯立飞，李三伟，李志超，郭亮，杨冬，蒋晓华，
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：发明
国别省市：四川,51