一种二值化X光选能器件及其制备方法技术

一种二值化X光选能器件，涉及X光选能领域，其由对X光的透过呈二值化分布的光学单元周期堆砌而成，具体为柱状的X光反射元和柱状的X光吸收元。X光反射元为空心结构，内壁镀有反射层，低能X光可以X光反射元中传输并被通道内壁反射，得到低通高阻的选能效果。X光吸收元为实心结构，其掺杂有X光吸收剂，可以对高能X光进行吸收，提高选能效率和成像及探测的信噪比。一种二值化X光选能器件的制备方法，其将反射元单丝和吸收元单丝在套管内进行堆积组合，得到复丝棒；再对复丝棒进行热拉伸，切割，热熔合，腐蚀，沉积金属等步骤，得到二值化X光选能器件。其操作简单方便，对设备要求低，制备过程的可控性高，精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种二值化X光选能器件及其制备方法
本专利技术涉及X光选能领域，具体而言，涉及一种二值化X光选能器件及其制备方法。
技术介绍
在以激光-等离子体相互作用为基础的高能量密度物理基础研究、实验室天体物理、惯性约束聚变等研究领域，通过探测或成像方式获取X光辐射的时间、空间和光谱信息是研究等离子体物质状态的重要手段。通常，等离子体的X光辐射是由轫致辐射、线辐射和复合辐射等过程形成的宽谱辐射，而要实现对等离子体物态的精细表征则必须对特定光谱区间的X光辐射进行独立探测或成像。如在间接驱动惯性约束聚变研究中，对黑腔的N带(0.5～1keV)和M带(1.6～3.5keV)辐射进行独立成像是研究激光注入、光斑运动等物理过程的基本要求。通常，可用罗斯滤片(复合金属滤片)或“掠入射平面镜+单层金属滤片”实现X光的选能。罗斯滤片由两种Z值相邻的金属薄膜组成，通过两种材料吸收边的差异实现选能。这种方式对硬X光具有很高的透过率，其作为探测或成像系统的选能器件时存在不可避免的高能X光噪声。掠入射平面镜结合单层金属滤片是目前应用最多的X光选能方法，利用金属滤片的高通特性及掠入射反射镜的低通特性来实现选能。但该方法存在的主要问题是：1)因光路非同轴，不同通道之间存在视角差异；2)掠入射角度一般小于10°，为覆盖所有入射X光，镜面必须足够大，一方面占据了较大空间立体角，提高了通道数扩展的难度，另一方面所得图像不同区域能谱一致性差；3)光路结构复杂，存在装配难度高和可维护性差等问题。采用微通道板可实现对X光的透射选能，这是近年来X光光学发展的新思路。软X光在微通道中传输并被通道内壁反射，得到低通高阻的选能效果。在该选能方案中，光源、选能器件和记录设备处于同一光轴上，从原理上解决了基于平面镜的选能光路因光路非同轴而存在的许多缺陷。然而，微通道板器件主要用来实现电子增益放大，其结构中没有可实现高能X光吸收的光学单元，入射光中的高能成分或者穿透多层通道壁形成通道串扰进而降低成像空间分辨，或者直接穿过这个器件而被探测器或图像记录设备记录，形成高能直穿噪声。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二值化X光选能器件，其由二值化的X光微型光学单元周期排布而成，其即可以实现对软X光的透射选能，又能吸收高能X光，抑制X光在器件中传输的体效应，进一步提高选能效率和成像及探测的信噪比。本专利技术的另一目的在于提供一种二值化X光选能器件的制备方法，其操作简单方便，对设备要求低，能够高效用于制备上述二值化X光选能器件。本专利技术的实施例是这样实现的：一种二值化X光选能器件，其由多个柱状的X光反射元，以及多个柱状的X光吸收元堆砌而成；X光反射元为空心结构，其内壁设置有反射层；X光吸收元为实心结构，其掺杂有X光吸收剂。一种上述二值化X光选能器件的制备方法，其包括：S1.将反射元单丝和吸收元单丝在套管内进行堆积组合，得到复丝棒；其中，套管和吸收元单丝均由耐腐蚀材料制备得到，反射元单丝包括相互套设的外壳和内芯，外壳由耐腐蚀材料制备得到，内芯由易腐蚀材料制备得到；S2.对复丝棒进行热拉伸，切割；S3.将切割后的复丝棒排列到排屏模具中，热熔合形成选能器件的半成品；S4.腐蚀掉反射元单丝的内芯，以在半成品中形成孔洞；S5.在半成品的孔洞内沉积金属形成反射层，得到二值化X光选能器件。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提供了一种二值化X光选能器件，其由多个柱状的X光反射元，以及多个柱状的X光吸收元堆砌而成。其中，X光反射元为空心结构，内壁镀有反射层，软X光可以X光反射元中传输并被通道内壁反射，得到低通高阻的选能效果。同时，X光吸收元为实心结构，其掺杂有X光吸收剂，可以对高能X光进行吸收，提高选能效率和成像及探测的信噪比。本专利技术实施例还提供了一种上述二值化X光选能器件的制备方法，其将反射元单丝和吸收元单丝在套管内进行堆积组合，得到复丝棒；再对复丝棒进行热拉伸，切割，热熔合，并腐蚀掉反射元单丝的内芯，以在选能期间的半成品中形成孔洞；最后，在半成品的孔洞内沉积金属形成反射层，得到上述二值化X光选能器件。该制备方法的操作简单方便，对设备要求低，并且制备过程的可控性高，精度高，能够高效用于制备上述二值化X光选能器件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1所提供的二值化X光选能器件的示意图；图2为本专利技术实施例1所提供的二值化X光选能器件的剖视图；图3为本专利技术实施例2所提供的二值化X光选能器件的示意图；图4为本专利技术实施例2所提供的二值化X光选能器件的剖视图；图5为本专利技术实施例1所提供的二值化X光选能器件的软选能与高能截止效果曲线图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种二值化X光选能器件及其制备方法进行具体说明。本专利技术实施例提供了一种二值化X光选能器件，其由多个柱状的X光反射元，以及多个柱状的X光吸收元堆砌而成；X光反射元为空心结构，其内壁设置有反射层；X光吸收元为实心结构，其掺杂有X光吸收剂。软X光可以在X光反射元中传输并被通道内壁反射，得到低通高阻的选能效果。X光吸收元可以对高能X光进行吸收，提高选能效率和成像及探测的信噪比。进一步地，X光反射元的高度为50～5000μm，横截面为圆形或矩形；当X光反射元的横截面为圆形时，其直径为5～20μm；当X光反射元的横截面为矩形时，其边长为5～20μm。反射层是由Au、Ag、C、Ni、Mo和Al中的至少一种所形成的镀层。在实际使用时，可根据所需的选能能段来选择合适的镀层金属。优选地，形成镀层金属的方式可以采用原子沉积，通过精细控制沉积工艺条件，来确保反射层的均匀性。同样地，X光吸收元的高度为50～5000μm，横截面为圆形或矩形；优选地，X光吸收元的横截面为圆形时，其直径为5～20μm，X光吸收元的横截面为矩形时，其边长为5～20μm。X光吸收剂可以是任意具备吸收高能X光能力的材料，例如，X光吸收剂包括PbO；进一步地，当采用PbO作为X光吸收剂时，其在X光吸收元中的含量大于30wt％，以达到所需的吸收效果。为了达到更好的堆砌效果，X光反射元和X光吸收元在尺寸上应保持一致。也即是说，X光反射元和X光吸收元的长度、横截面应保持一致。在进行堆砌时，X光反射元和X光吸收元的轴线方向保持平行，X光反射元和X光吸收元交替分布。即在每个X光反射元的四周均排布有X光吸收元，每个X光吸收元的四周均排布有X光反射元，以达到更好的选能效率。此外，X光反射元和X光吸收元的轴线方向与该二值化X光选能器件输入面的法线方向可以存在一定的夹角，其角度范围在0～10度。本专利技术实施例还提供了一种上述二值化X光选能器件的制备方法，其包括：S1.将反射元单丝和吸收元单丝在套管内进行堆积组合，得到复丝棒；其中，套管和吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二值化X光选能器件，其特征在于，由多个柱状的X光反射元，以及多个柱状的X光吸收元堆砌而成；所述X光反射元为空心结构，其内壁设置有反射层；所述X光吸收元为实心结构，其掺杂有X光吸收剂。

【技术特征摘要】
1.一种二值化X光选能器件，其特征在于，由多个柱状的X光反射元，以及多个柱状的X光吸收元堆砌而成；所述X光反射元为空心结构，其内壁设置有反射层；所述X光吸收元为实心结构，其掺杂有X光吸收剂。2.根据权利要求1所述的二值化X光选能器件，其特征在于，所述X光反射元和所述X光吸收元交替分布。3.根据权利要求1所述的二值化X光选能器件，其特征在于，所述X光反射元的高度为50～5000μm，横截面为圆形或矩形；优选地，所述X光反射元的横截面为圆形时，其直径为5～20μm，所述X光反射元的横截面为矩形时，其边长为5～20μm。4.根据权利要求3所述的二值化X光选能器件，其特征在于，所述反射层是由Zn、Au、Ag、C、Ni、Mo和Al中的至少一种所形成的镀层。5.根据权利要求1所述的二值化X光选能器件，其特征在于，所述X光吸收元的高度为50～5000μm，横截面为圆形或矩形；优选地，所述X光吸收元的横截面为圆形时，其直径为5～20μm，所述X光吸收元的横截面为矩形时，其边长为5～20μm。6.根据权利要求5所述的二值化X光选能器件，其特征在于，所述X光吸收剂包括PbO；所述X光吸收元中PbO的含量大于30wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹柱荣，王强强，陈韬，邓克立，邓博，袁铮，黎宇坤，
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