用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统及方法，包括真空单元、瞄准准直单元、样品置放单元、调节单元、测角单元和信号采集控制单元；所述调节单元用于调节瞄准准直单元、样品置放单元以及测角单元的工作状态，调节单元与信号采集控制单元连接；所述真空单元与第一真空腔相连接；所述样品置放单元包括滤片样品架和反射镜样品架；所述瞄准准直单元置于第一真空腔内，样品置放单元、调节单元和测角单元置于第二真空腔内，两个真空腔通过密封真空法兰相连接。与现有技术相比，本发明专利技术能够同时测量多块滤片及反射镜样品，并实时测量输入信号以及输出信号，显著提高了测量效率，同时降低了测量误差。同时降低了测量误差。同时降低了测量误差。

【技术实现步骤摘要】
用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及X射线光学元件工作效率标定领域，尤其是涉及一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统及方法。

技术介绍

[0002]软X射线能谱的绝对测量是ICF(inertial confinement fusion，惯性约束聚变)研究中的一个核心内容，其中软X射线滤片与软X射线反射镜是软X射线能谱诊断中的重要调节及色散元件。这些元件在ICF能谱及辐射流诊断领域常用的重要仪器如美国NIF激光装置中采用的Dante谱仪，我国神光III激光装置中的SXS(Soft x
‑
ray spectrometer)能谱仪以及FXRD(Flat x
‑
ray diode)都是核心测量元件。为了保证测量结果的精度，必须对这些光学元件的工作效率进行准确的标定测量。
[0003]在同步辐射上现有的X射线元件标定装置主要分为透射式的滤片标定装置以及反射式的反射率计装置。现有的标定装置由于光学结构的限制，难以兼顾透射式与反射式光学元件的标定测量，并且在样品更换过程中需要占用大量时间，这大大降低了标定效率，尤其在同步辐射装置工时紧张的情况下这对X射线光学元件的标定工作造成了巨大困难。同时，现有的反射率计由于采用单探测器，无法同时探测输入信号与输出信号，在同步辐射光束强度随时间变化的情况下，造成了大量的测量误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统及方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，包括真空单元、瞄准准直单元、样品置放单元、调节单元、测角单元和信号采集控制单元；所述调节单元用于调节瞄准准直单元、样品置放单元以及测角单元的工作状态，调节单元与信号采集控制单元连接；所述真空单元与第一真空腔相连接；所述样品置放单元包括滤片样品架和反射镜样品架；所述瞄准准直单元置于第一真空腔内，样品置放单元、调节单元和测角单元置于第二真空腔内，两个真空腔通过密封真空法兰相连接。
[0007]进一步地，所述的真空单元配备有真空泵和高精度真空计，装置真空度≤10
‑3pa。
[0008]进一步地，所述的瞄准准直单元包括可垂直调节的第一狭缝和第二狭缝以及可垂直调节的用于监控狭缝光斑的第一CCD相机和第二CCD相机，第一狭缝为横狭缝，第二狭缝为竖狭缝，狭缝宽度调节范围为1～3mm，狭缝间距为200mm，狭缝边缘涂抹有X射线荧光粉。
[0009]进一步地，所述的测角单元包括闪烁体和可垂直调节的用于监控闪烁体光斑的第三CCD相机，闪烁体设置在第二真空腔内壁上，第三CCD相机与调节单元相连接，所述闪烁体为GAGG塑料闪烁体，闪烁体置于光路末端，直径为300mm。
[0010]进一步地，所述的信号采集控制单元包括第二真空腔内部的两个硅光二极管探测
器、弱电流计、上位机以及设置在第二真空腔体上的用于引出信号的电缆和真空航插法兰，所述硅光二极管为AXUV
‑
100标准探测器，前后探测器灵敏度差异≤2％，信噪比≥100。
[0011]进一步地，所述的弱电流计灵敏度在pA量级，并可实时将数据传入上位机。
[0012]进一步地，所述的上位机接收弱电流计的实时信号，并对前后硅光二级管探测器输出的电信号进行处理，计算滤片样品的透射率及反射镜样品的反射率。
[0013]进一步地，所述的调节单元包括搭载于狭缝、硅光二极管、滤片样品架和反射镜样品架中的真空电控调节架，所述真空电控调节架对狭缝、硅光二极管和滤片样品进行30mm的垂直调节；所述调节单元中的真空电控调节架对多层镜反射镜样品进行30mm的垂直调节、30mm的水平调节以及0度至20度的角度调节；对观察狭缝的第一CCD相机和第二CCD相机进行15mm的垂直调节；对观察闪烁体光斑的第三CCD相机进行200mm的垂直调节。
[0014]进一步地，所述的信号采集控制单元中的上位机控制所有电控调节架，并通过Labview程序自动切换X射线光束能量以及滤片样品和反射镜样品。
[0015]进一步地，所述的上位机接收弱电流计的实时信号，并对来自同一时段同一样品的信号进行平均值与方差计算。
[0016]一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统的测量方法，包括以下步骤：
[0017]S1、将多块滤片样品及反射镜样品分别置于样品置放单元中的滤片样品架和反射镜样品架，通过真空单元将装置内真空度调节至≤10
‑3Pa；
[0018]S2、将同步辐射X射线光束切换至0级衍射光，通过瞄准准直单元对光路进行瞄准和准直，测角单元测量反射镜样品的掠入射角度，将调节单元调节至反射镜样品所需的测量角度；
[0019]S3、将同步辐射X射线光束切换至750eV能量，通过调节单元(4)将第一个硅光二级管探测器置于光路中，测得没经过反射镜样品的数据，再将第二个硅光二级管探测器置于光路中，测得经过反射镜样品的数据；
[0020]S4、将同步辐射X射线光束在100—1500eV能段内进行扫描，通过调节单元(4)先将两个硅光二级管探测器垂直调节移出光路，更换滤片样品以及反射镜样品，接着通过调节单元(4)将第一个硅光二级管探测器置于光路中，测得没经过反射镜样品的数据，再将第二个硅光二级管探测器置于光路中，测得经过反射镜样品的数据，信号采集控制单元(6)对前后硅光二级管探测器输出的电信号进行处理，并计算滤片样品的透射率及反射镜样品的反射率。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1.本专利技术在光学结构设计上同时考虑了对X射线透射式与反射式光学元件的工作效率的标定，通过在第二真空腔里内设置有滤片样品架和反射镜样品架，能够同时标定X射线滤片与反射镜，样品架中能容纳多个样品；节省了大量换样的时间，显著提高了标定X射线光学元件的测量效率。
[0023]2.本专利技术采用了两个灵敏度差异≤2％的硅光二极管作为信号探测器，能够实时测量输入信号与经过光学元件透射或反射后的输出信号，避免了由于同步辐射光束强度随时间变化带来的大量误差，显著提高了标定X射线光学元件的测量精度。
[0024]3.本专利技术通过使用第三CCD相机监控观察光路末端X射线闪烁体上的X射线光斑来
实时测量反射镜掠入射角，而传统反射率计直接将转角作为掠入射角，本专利技术采用的测角方法有效避免了传统反射率计由于样品安装以及设备老化带来的角度测量误差，显著提高了标定X射线反射镜的测量精度。
[0025]4.本专利技术通过设置有用于调节瞄准准直单元、样品置放单元以及测角单元的工作状态的调节单元，调节单元中的真空电控调节架对狭缝、硅光二极管和滤片样品进行垂直调节；对多层镜反射镜样品进行垂直、水平以及角度调节；对观察狭缝的第一CCD相机和第二CCD相机进行垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，包括真空单元(1)、瞄准准直单元(2)、样品置放单元(3)、调节单元(4)、测角单元(5)和信号采集控制单元(6)；所述调节单元(4)用于调节瞄准准直单元(2)、样品置放单元(3)以及测角单元(5)的工作状态，调节单元(4)与信号采集控制单元(6)连接；所述真空单元(1)与第一真空腔相连接；所述样品置放单元(3)包括滤片样品架和反射镜样品架；所述瞄准准直单元(2)置于第一真空腔内，样品置放单元(3)、调节单元(4)和测角单元(5)置于第二真空腔内，两个真空腔通过密封真空法兰相连接。2.根据权利要求1所述的一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，所述的真空单元(1)配备有真空泵和高精度真空计，装置真空度≤10
‑3pa。3.根据权利要求1所述的一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，所述的瞄准准直单元(2)包括可垂直调节的第一狭缝和第二狭缝以及可垂直调节的用于监控狭缝光斑的第一CCD相机和第二CCD相机，第一狭缝为横狭缝，第二狭缝为竖狭缝，狭缝宽度调节范围为1～3mm，狭缝间距为200mm，狭缝边缘涂抹有X射线荧光粉。4.根据权利要求1所述的一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，所述的测角单元(5)包括闪烁体和可垂直调节的用于监控闪烁体光斑的第三CCD相机，闪烁体设置在第二真空腔内壁上，第三CCD相机与调节单元(4)相连接，所述闪烁体为GAGG塑料闪烁体，闪烁体置于光路末端，直径为300mm。5.根据权利要求1所述的一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，所述的信号采集控制单元(6)包括第二真空腔内部的两个硅光二极管探测器、弱电流计、上位机以及设置在第二真空腔体上的用于引出信号的电缆和真空航插法兰，所述硅光二极管为AXUV
‑
100标准探测器，前后探测器灵敏度差异≤2％，信噪比≥100。6.根据权利要求5所述的一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，所述的弱电流计灵敏度在pA量级，并可实时将数据传入上位机。7.根据权利要求6所述的一种用于标定X射线滤片和反射镜工作效率的测量系统，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆宝忠，刘汉威，徐捷，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：