一种新型单通道X射线二极管探测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新型单通道X射线二极管探测系统，该方案包括有X射线源、中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片、X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机；X射线源发出的X射线依次通过中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片后射在X射线二极管的光阴极上；X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接；X射线二极管发出的脉冲电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。该方案能够用于开展宽能区范围内平整度极高的X射线辐射流测量，增加系统的可靠性及工程可行性。

A new single channel X ray diode detection system

The invention provides a novel single channel X ray diode detection system, which comprises a X ray source, neutral attenuator, limit Kong Guanglan, thin filter, thick filter, X ray diode, attenuator, oscilloscope, signal acquisition computer; X rays emitted by the source X ray passes through a neutral attenuator, Kong Guanglan, the thin filter, filter thickness after laser in the X ray diode photocathode; X ray diode, attenuator, oscilloscope, signal acquisition computer are electrically connected in turn; the pulse signals emitted by X ray diode signal attenuation to the oscilloscope range, and collected by computer. The scheme can be used to carry out the measurement of high level X ray radiant flow in the wide range area, and increase the reliability and engineering feasibility of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种新型单通道X射线二极管探测系统
本专利技术涉及的是X光探测领域，尤其是一种新型单通道X射线二极管探测系统。
技术介绍
在现有技术中，传统X射线二极管具有结构精巧、使用灵活等优点，在激光惯性约束核聚变领域具有广泛的应用前景。传统X射线二极管主要利用复合滤片和X射线二极管对X射线截然不同的响应函数曲线实现对宽能区X射线的平响应特性，X射线二极管光阴极吸收率随X射线能量提高呈降低趋势，而复合滤片透过率则随X射线能量提高呈上升趋势，通过两者有效配合，整体灵敏度由于互补的关系可能出现平响应特征。传统X射线二极管常采用CH材料和Al材料制作复合滤片，并配合Au阴极X射线二极管，其覆盖X射线能谱范围仅为100eV-1500eV，不能测量更高能X射线，特别是物理实验非常关注的金M带对应的1600eV-4000eV能区。此外，采用复合滤片与Au阴极X射线二极管获得的响应曲线平整度较差，在100eV-1500eV能区内系统响应波动可达20％，极大影响了辐射流的测量精度。另外，复合滤片的制备技术要求很高，实现难度很大，成本极高，且紫外光可穿透复合滤片，容易造成复合滤片损伤，使得系统稳定性差。复合滤片采用长条无缝拼接或者大小环嵌套的方式进行制备，在标定和实验应用中要求X射线辐射流在入射方向是空间均匀分布的，然而，实际标定光源和实验测量的X射线辐射流的空间均匀性十分有限，极大的限制了传统X射线二极管的测量精确度。上述缺陷严重限制了传统X射线二极管在激光惯性约束核聚变精密物理实验中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了克服已有技术中传统X射线二极管系统平响应能区窄、响应曲线平整度较差、复合滤片制备难度高、稳定性差、定量测量困难等问题，而提供一种新型单通道X射线二极管探测系统的技术方案，该方案能够用于开展宽能区范围内平整度极高的X射线辐射流测量，增加系统的可靠性及工程可行性。本方案是通过如下技术措施来实现的：一种新型单通道X射线二极管探测系统，包括有X射线源、中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片、X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机；X射线源发出的X射线依次通过中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片后射在X射线二极管的光阴极上；X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接；X射线二极管发出的脉冲电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。作为本方案的优选：薄滤片、厚滤片与X射线二极管的光阴极均采用钨元素制备。作为本方案的优选：薄滤片与厚滤片在X射线入射方向重叠，且直径相同。作为本方案的优选：厚滤片上满阵列针孔，阵列针孔的总面积与厚滤片总面积之比为1：5-1：7。作为本方案的优选：中性衰减片上排布有阵列针孔，针孔间隔为100-150um，针孔尺寸为20-40um。作为本方案的优选：X射线源为受注入激光激励能够产生X射线的黑腔。本方案的其基本原理是：黑腔的腔壁受高功率激光辐照后将产生X射线，不同区域激光功率密度不同，因此X射线辐射流强度和能谱均不相同。本装置采用四个通道测量黑腔内部不同区域的X射线辐射流，四个通道独立调节，不同通道可瞄准同一区域，也可瞄准不同区域，可同时获得四个确定区域内X射线辐射流时间演化信号，以实现对黑腔内部光斑区、再发射区、填充等离子体区的辐射流的同时测量。每个通道内采用针孔和开孔荧光板上的限孔确定该通道的瞄准区域，区域尺度约为200um。采用瞄准节记录黑腔的位置，可有效对系统轴线进行调节。采用精度为1um的千分表监测系统轴线的晃动，可在系统轴线发生变化时进行快速精确复位，避免系统轴线的变化对不同通道瞄准区域的影响。不同通道内采用开孔荧光屏将X射线转换为可见光，并用平面反射镜将可见光反射至CCD内，以测量开孔荧光屏上限孔周围的X射线图像，用于确定该通道的瞄准位置。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用四通道测量黑腔内部不同区域，可同时获得黑腔内部光斑区、再发射区、填充等离子体区等区域的辐射流时间演化信号，可极大提高当前间接驱动惯性约束聚变X射线辐射流诊断的精密性和可靠性。同时，不同通道可瞄准相同区域，后端使用不同能段的XRD探测器，如平响应XRD探测器(能区为0.1-4.4keV)和M带XRD探测器(能区为1.6-4.4keV)，可同时测量同一区域不同能带的X射线辐射流强度，获得该区域M带X射线(能区为1.6-4.4keV)的份额，用于研究不同区域激光能量转换为M带X射线的特性，以及M带X射线对内爆压缩不对称性的影响。此外，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轴线直接进行复位，提高了系统瞄准稳定性。另外，本专利技术中采用千分表对系统轴线的稳定性进行监测，当系统轴线因外力或其它因素发生晃动时，可快速精确的对轴线进行复位，以确保四个通道瞄准位置的准确性。同时，本专利技术中采用开孔荧光板将X射线转换为可见光，可实现在线直接测量，替代原有系统中的开孔成像板，极大的简化了系统应用难度，提高了系统瞄准的稳定性。本专利技术可同时实现黑腔内部不同区域辐射流时间演化测量，具有十分广泛的应用前景。由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为薄滤片和厚滤片的结构示意图。图中，1为黑腔，2为中性衰减片，3为限孔光阑，4为薄滤片，5为厚滤片，6为X射线二极管，7为信号衰减器，8为示波器，9为采集计算机，10为针孔。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图所示，包括有X射线源、中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片、X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机；X射线源发出的X射线依次通过中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片后射在X射线二极管的光阴极上；X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接；X射线二极管发出的脉冲电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。薄滤片、厚滤片与X射线二极管的光阴极均采用钨元素制备。薄滤片与厚滤片在X射线入射方向重叠，且直径相同。厚滤片上满阵列针孔，阵列针孔的总面积与厚滤片总面积之比为1：5-1：7。中性衰减片上排布有阵列针孔，针孔间隔为100-150um，针孔尺寸为20-40um。X射线源为受注入激光激励能够产生X射线的黑腔。本专利技术中，利用组合滤片对入射的X射线进行权重分配，以对宽能区X射线产生平响应特性。假定组合滤片由两种材料构成，其中一种透过率为μ1(E)，厚度为d1；另外一种透过率为μ2(E)，厚度为d2，X射线二极管光阴极响应函数为S(E)，则可得组合滤片+XRD的整体响应函数R(E)：其中α为中央滤片占总面积的份额，即α＝S1/(S1+S2)。定义其中平响应X射线二极管测量系统的设计目的为通过优化参数，使得σ最小。实施例2本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，所述的薄滤片的厚度为50nm，厚滤片的厚度为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型单通道X射线二极管探测系统，其特征是：包括有X射线源、中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片、X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机；所述X射线源发出的X射线依次通过中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片后射在X射线二极管的光阴极上；所述X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接；所述X射线二极管发出的脉冲电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。

【技术特征摘要】
1.一种新型单通道X射线二极管探测系统，其特征是：包括有X射线源、中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片、X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机；所述X射线源发出的X射线依次通过中性衰减片、限孔光阑、薄滤片、厚滤片后射在X射线二极管的光阴极上；所述X射线二极管、信号衰减器、示波器、采集计算机依次电连接；所述X射线二极管发出的脉冲电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。2.根据权利要求1所述的一种新型单通道X射线二极管探测系统，其特征是：所述薄滤片、厚滤片与X射线二极管的光阴极均采用钨元素制备。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志超，谢旭飞，郭亮，李三伟，蒋晓华，杨冬，刘慎业，李琦，赵航，刘耀远，
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