基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，解决现有技术采用超短激光束与金属丝靶产生X射线源进行照相时浪费激光能量以及所照相图像不清晰的问题。本实用新型专利技术包括超短激光发射器，编码靶，X射线成像探测器，以及PC机，被成像客体位于编码靶和X射线成像探测器之间，编码靶包括用于将超短激光发射器所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线的金属丝阵列，以及对金属丝阵列进行定型固定并防止激光等离子体膨胀的低密度非金属材料体。本实用新型专利技术结构简单、设计科学合理，使用方便，可获得高分辨及高亮度照相图像，同时还能提高激光利用率，节约激光能量。

High Resolution and High Brightness Photography Device Based on Laser Generated X-ray Imaging

The utility model discloses a high resolution and high brightness photographic device based on laser-generated X-ray imaging, which solves the problems of waste of laser energy and unclear photographic image when using ultrashort laser beam and metal wire target to produce X-ray source for photography in the prior art. The utility model comprises an ultrashort laser emitter, a coding target, an X-ray imaging detector, and a PC. The imaging object is located between the coding target and the X-ray imaging detector. The coding target includes a metal wire array for generating X-ray by interacting ultrashort laser beams generated by the ultrashort laser emitter through a laser plasma. A low density non-metallic material with fixed metal wire arrays and preventing laser plasma from expanding. The utility model has the advantages of simple structure, scientific design and convenient use, can obtain high resolution and high brightness photographic images, improve laser utilization ratio and save laser energy.

【技术实现步骤摘要】
基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置
本技术涉及基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置。
技术介绍
随着基础物理、材料科学研究的深入与精细，对动态演化过程成像诊断的时间分辨、空间分辨要求不断提高，超短激光产生的X射线源具有高时间分辨(几ps至几十ps)、能量可调谐(几个keV至十几MeV)的优点，通过与金属丝靶等作用可以产生焦点很小的X射线源，能够提供高时空分辨的照相图像。但是受限于超短激光能量不足，激光与金属丝靶相互作用面积十分有限，大量激光能量浪费，超短激光与金属丝靶产生的X射线源光源亮度不足，难以满足照相信噪比的要求，无法获得清晰的照相图像。因此本技术提出了采用编码靶的新型照相技术，通过小的丝直径确保高空间分辨率，多的丝数目提高编码靶与激光相互作用的面积，可以为物理、材料等领域动态过程研究提供高时空分辨、高亮度的X射线照相图像。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，解决现有技术采用超短激光束与金属丝靶产生X射线源进行照相时浪费激光能量以及所照相图像不清晰的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，包括用于产生超短激光束的超短激光发射器，位于所述超短激光发射器正后方、用于将所述超短激光发射器所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线、并将所生成的X射线对被成像客体进行透视照相的编码靶，位于所述编码靶正后方以记录所述被成像客体透视照相后的照相图像的X射线成像探测器，以及与该X射线成像探测器信号连接用于显示所述被成像客体的高分辨及高亮度图像的PC机，所述被成像客体位于所述编码靶和所述X射线成像探测器之间，所述编码靶包括用于将所述超短激光发射器所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线的金属丝阵列，以及对所述金属丝阵列进行定型固定并防止激光等离子体膨胀的低密度非金属材料体。进一步地，所述金属丝阵列采用若干根金属丝按照自支撑冗余阵列编码方式进行分布，并且所述金属丝为可电沉积金属丝。进一步地，所述金属丝阵列中的金属丝为铜丝或银丝或金丝。进一步地，所述低密度非金属材料体中的低密度非金属材料为聚乙烯或聚甲基丙稀酸甲酯。进一步地，所述编码靶的规格为3×3或5×5或7×7或11×11，并且上述四种规格所述编码靶中金属丝阵列中金属丝的数量分别为6根、14根、26根和62根。进一步地，所述金属丝的直径为1-10微米，长度为10-300微米。进一步地，所述X射线成像探测器朝向所述编码靶的一面包覆有一层金属滤片，并且制成所述金属滤片的材料与所述编码靶中金属丝的材料相同。进一步地，所述金属滤片的厚度为50μm-10mm，大小为5cm-30cm见方。进一步地，所述X射线成像探测器位于所述被成像客体的一侧设有用于偏转所述超短激光束照射至所述编码靶后所产生的质子束及电子束的偏转磁铁，并且所述偏转磁铁的偏转磁铁间隙为2cm-20cm、磁场强度为1000G-8000G。进一步地，所述超短激光束为脉宽≤100ps的脉冲或重复频率激光束。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术结构简单、设计科学合理，使用方便，由超短激光发射器发射出超短激光束打到编码靶上，编码靶主要由多根数(几十根以上)、小直径(几μm以内)金属丝按照编码模式(自支撑冗余阵列等方式)排列构成，并由低密度非金属材料体进行定型，当超短激光束打到编码靶上后，通过激光等离子体相互作用产生高亮度X射线源(X射线光源亮度具体参数可由所有金属丝发射的X射线强度积分得到)，因此，X射线源透射被成像客体后可获得高分辨、高亮度被成像客体透视照相图像，极限最高空间分辨率与金属丝的直径相当，透视照相图像被位于被成像客体后方的X射线成像探测器记录并通过与X射线成像探测器连接的PC机进行显示。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为本专利技术X射线成像探测器截面图。图3为本技术金属丝按自支撑冗余阵列分布视图(图中白色为金属丝，黑色为低密度非金属材料体)。图4为本技术实施例中金属丝按均匀冗余阵列分布视图(图中白色为金属丝，黑色为低密度非金属材料体)。图5为本技术实施例中金属丝按改进的均匀冗余阵列分布视图(图中白色为金属丝，黑色为低密度非金属材料体)。图6为本技术实施例中金属丝按环形分布视图(图中白色为金属丝，黑色为低密度非金属材料体)。其中，附图标记对应的名称为：1-超短激光发射器、2-编码靶、3-X射线成像探测器、4-PC机、5-被成像客体、6-偏转磁铁、11-超短脉冲激光束、21-金属丝阵列、22-低密度非金属材料体、31-金属滤片。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本技术作进一步说明，本技术的方式包括但不仅限于以下实施例。如图1-3所示，本技术提供的基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，结构简单、设计科学合理，使用方便，能够利用超短激光束产生X射线实现高分辨、高亮度被成像客体透视照相。本技术包括依次排列的超短激光发射器1、编码靶2、被成像客体5、偏转磁铁6、X射线成像探测器3和PC机4，超短激光发射器1用于发射脉宽≤100ps的超短脉冲激光束11或重复频率激光束并将所发射的超短脉冲激光束打到编码靶2上。所述编码靶2主要由若干根金属丝按照自支撑冗余阵列编码方式排列成的金属丝阵列21构成，并且该金属丝阵列21通过低密度非金属材料体22进行定型固定，所述编码靶2的规格可选用3×3或5×5或7×7或11×11，这四种规格的编码靶2中所含金属丝的数量分别为6根、14根、26根和62根，多根金属丝可有效提高编码靶与超短脉冲激光束相互作用的面积，提高超短脉冲激光束的利用率，节约激光能量，其中金属丝阵列21中的金属丝为可电沉积金属丝，最好为铜丝或银丝或金丝，金属丝的直径范围在1-10微米最佳，长度范围在10-300微米最佳，所述低密度非金属材料体22中的低密度非金属材料最好选用聚乙烯或聚甲基丙稀酸甲酯，该低密度非金属材料体22还能起到防止激光等离子体膨胀的作用。当超短脉冲激光束打到编码靶2上时，超短脉冲激光束通过激光等离子体相互作用生成X射线，此时所述编码靶2上的每一根金属丝即为一个X射线源，其X射线对被成像客体5透射成像，并由位于被成像客体5正后方的X射线成像探测器3进行记录，同时被成像客体5的照相图像在与所述X射线成像探测器3信号连接的PC机4上进行高分辨及高亮度照相图像的显示，该X射线成像探测器3可以采用成像板、X射线CCD、或荧光屏(CsI等材料)耦合可见光CCD等结构。本技术为了对照相X射线能量进行选择，同时还对X射线成像探测器3进行保护，在X射线成像探测器3的正面，也即是朝向编码靶2的一面包覆有一层金属滤片31，该金属滤片31的材料与所述编码靶2中金属丝的材料相同，并且所述金属滤片31的厚度为50μm-10mm，大小为5cm-30cm见方，金属滤片31的大小以能包覆所述X射线成像探测器3为主。本技术为了保证良好的照相质量，在所述X射线成像探测器3位于所述被成像客体5的一侧设有用于偏转所述超短激光束照射至所述编码靶2后所产生的质子束及电子束的偏转磁铁6，该偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，其特征在于：包括用于产生超短激光束的超短激光发射器(1)，位于所述超短激光发射器(1)正后方、用于将所述超短激光发射器(1)所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线、并将所生成的X射线对被成像客体(5)进行透视照相的编码靶(2)，位于所述编码靶(2)正后方以记录所述被成像客体(5)透视照相后的照相图像的X射线成像探测器(3)，以及与该X射线成像探测器(3)信号连接用于显示所述被成像客体(5)的高分辨及高亮度图像的PC机(4)，所述被成像客体(5)位于所述编码靶(2)和所述X射线成像探测器(3)之间，所述编码靶(2)包括用于将所述超短激光发射器(1)所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线的金属丝阵列(21)，以及对所述金属丝阵列(21)进行定型固定并防止激光等离子体膨胀的低密度非金属材料体(22)。

【技术特征摘要】
1.基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，其特征在于：包括用于产生超短激光束的超短激光发射器(1)，位于所述超短激光发射器(1)正后方、用于将所述超短激光发射器(1)所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线、并将所生成的X射线对被成像客体(5)进行透视照相的编码靶(2)，位于所述编码靶(2)正后方以记录所述被成像客体(5)透视照相后的照相图像的X射线成像探测器(3)，以及与该X射线成像探测器(3)信号连接用于显示所述被成像客体(5)的高分辨及高亮度图像的PC机(4)，所述被成像客体(5)位于所述编码靶(2)和所述X射线成像探测器(3)之间，所述编码靶(2)包括用于将所述超短激光发射器(1)所产生的超短激光束通过激光等离子体相互作用以生成X射线的金属丝阵列(21)，以及对所述金属丝阵列(21)进行定型固定并防止激光等离子体膨胀的低密度非金属材料体(22)。2.根据权利要求1所述的基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，其特征在于：所述金属丝阵列(21)采用若干根金属丝按照自支撑冗余阵列编码方式进行分布，并且所述金属丝为可电沉积金属丝。3.根据权利要求2所述的基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，其特征在于：所述金属丝阵列(21)中的金属丝为铜丝或银丝或金丝。4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于激光产生X射线成像的高分辨及高亮度照相装置，其特征在于：所述低密度非金属材料体(22)中的低密度非金属材料为聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天奎，于明海，杨波，吴玉迟，闫永宏，杨雷，田超，张发强，卢峰，朱斌，范伟，杨月，李纲，谭放，周凯南，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