基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法和装置，包括：利用单束激光作用背光靶产生X射线源和质子源；X射线和质子束穿过待测客体，并携带所述待测客体的面密度分布信息和电磁场分布信息；利用质子记录设备对携带所述电磁场分布信息的质子束进行拦截和记录，得到质子背光照相图像；利用光学成像器件对携带所述面密度分布信息的X射线进行X射线成像；利用X射线图像记录设备接收所述X射线成像，得到X射线背光照相图像；以实现单束激光一次打靶产生双粒子对待测客体进行同一角度高时空分辨背光照相。角度高时空分辨背光照相。角度高时空分辨背光照相。

【技术实现步骤摘要】
基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法和装置


[0001]本专利技术涉及激光成像
，具体而言，涉及基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法和装置。

技术介绍

[0002]基于X射线的透视照相技术可以获得待测客体的内部结构、面密度分布等信息，基于质子束的透视照相技术可以获得待测客体的电磁场分布及演化等信息，在医学诊断、科学研究等许多领域得到了广泛的应用。随着短脉冲激光技术的发展，利用短脉冲激光与金属靶相互作用产生的X射线和质子束进行背光照相，越来越得到关注和应用。X射线和质子束背光照相各有优点，X射线主要对材料密度分布敏感，而对电磁场不敏感。而质子束对材料密度和电磁场分布均比较敏感。在惯性约束聚变、实验室天体物理等高能量密度物理领域，材料的流体动力学演化过程时常伴随电磁场产生，且电磁场与流体演化过程相互耦合、相互影响。因此，获得电磁场及面密度的分布与演化信息对于理解其中的物理过程、深入认识物理机理具有重要意义。
[0003]然而，在基于激光的X射线或者质子束背光照相应用中，为了实现高时空分辨背光照相，通常仅使用一种粒子进行诊断，即X射线或质子束。X射线背光照相无法获得电磁场的分布；而质子束则会同时受到材料散射和电磁场偏转，难以将二者解耦。为了获得电磁场及面密度的分布，要使用X射线和质子束联合照相。而开展X射线和质子束联合照相，通常需要使用2束及以上短脉冲激光，带来了极大的经济成本。尽管激光与金属靶相互作用能够同时产生X射线和质子束，但是X射线焦斑较大，直接对待测客体进行背光照相获得的图像空间分辨很差，难以获得有意义的数据。
[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出了基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法和装置，利用光学成像器件对短脉冲激光与金属靶相互作用产生的X射线进行成像，结合短脉冲激光与金属靶相互作用产生的质子束，能够实现单束激光一次打靶产生双粒子对待测客体进行同一角度高时空分辨背光照相。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，包括：利用单束激光作用背光靶产生X射线源和质子源；X射线和质子束穿过待测客体，并携带所述待测客体的面密度分布信息和电磁场分布信息；利用质子记录设备对携带所述电磁场分布信息的质子束进行拦截和记录，得到质子背光照相图像；利用光学成像器件对携带所述面密度分布信息的X射线进行X射线成像；利用X射线图像记录设备接收所述X射线成像，得到X射线背光照相图像。
[0006]进一步的，所述单束激光为皮秒或飞秒脉冲激光，聚焦功率密度大于。
[0007]进一步的，所述背光靶为金属平面靶。
[0008]进一步的，所述质子记录设备为辐射变色膜片。
[0009]进一步的，所述光学成像器件为超环面弯晶。
[0010]进一步的，所述X射线图像记录设备为成像板、胶片、X射线CCD、闪烁体耦合CCD、闪烁体耦合CMOS、光子计数型半导体探测器或X射线分幅相机。
[0011]进一步的，还包括基于所述X射线背光照相图像和所述质子背光照相图像，得到面密度分布和电磁场分布。
[0012]进一步的，得到面密度分布和电磁场分布，包括：基于所述X射线背光照相图像，确定所述面密度分布；基于所述面密度分布，确定物质散射引起的质子通量密度扰动；基于所述质子背光照相图像和所述质子通量密度扰动，确定电磁场引起的质子通量密度扰动；基于电磁场引起的质子通量密度扰动，确定质子偏转速度；基于所述质子偏转速度，确定所述电磁场分布。
[0013]本专利技术的目的还在于提供基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相装置，包括激光发射器、背光靶、客体载件、质子记录设备、光学成像器件和X射线图像记录设备；所述激光发射器用于发射单束激光；所述背光靶用于被所述单束激光作用产生X射线源和质子源；所述客体载件用于放置待测客体，供X射线和质子束穿过所述待测客体，并携带所述待测客体的面密度分布信息和电磁场分布信息；所述质子记录设备用于对携带所述电磁场分布信息的质子束进行拦截和记录，得到质子背光照相图像；所述光学成像器件用于对携带所述面密度分布信息的X射线进行X射线成像；所述X射线图像记录设备用于接收所述X射线成像，得到X射线背光照相图像。
[0014]进一步的，所述激光发射器、所述背光靶、所述客体载件、所述质子记录设备、所述光学成像器件和所述X射线图像记录设备同轴放置；所述光学成像器件与所述X射线图像记录设备离轴放置。
[0015]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本专利技术利用单束激光实现质子束和X射线的同轴高时空分辨联合背光照相，降低了开展质子和X射线联合背光照相对激光束数目的要求，节约了成本。
[0016]本专利技术使用X射线和质子对待测客体开展联合诊断，由于X射线对密度敏感，而质子对电磁场和密度均敏感，二者相互结合，可获得高速演化客体的电磁场、面密度分布等丰富的演化数据。
[0017]本专利技术利用光学成像器件对穿过待测客体的X射线进行成像，大幅提高了X射线背光照相的空间分辨率。
[0018]本专利技术的一些实施例通过合理选择光学成像器件，有助于实现准单色成像，提高面密度反演的准确度；进一步结合质子照相图像，有助于将电磁场效应和密度效应解耦，获得高置信度数据。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一些实施例提供的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法的示例性流程图；图2为本专利技术一些实施例提供的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相装置的示例性示意图；图标：1
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激光发射器、2
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背光靶、3
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客体载件、4
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质子记录设备，5
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光学成像器件，
6
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X射线图像记录设备。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0021]图1为本专利技术一些实施例提供的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法的示例性流程图。如图1所示，流程100可以包括以下步骤：步骤110，利用单束激光作用背光靶产生X射线源和质子源。
[0022]在一些实施例中，单束激光可以选择几十至几千焦耳的皮秒或者飞秒脉冲激光，焦斑可为数十微米，聚焦功率密度大于。
[0023]在一些实施例中，背光靶为金属平面靶。例如，厚度10μm的铜平面或金平面。
[0024]高功率激光作用金属平面靶会产生大量的高能电子，电子在金属平面靶内产生X射线源，金属平面靶的材料决定了产生的X射线源的特征线和能谱。在一些实施例中，可以根据待测客体的密度、尺寸，选择合适能量的X射线，进而选择合适的金属靶，以获得较高信噪比的X射线图像。例如，根据客体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，包括：利用单束激光作用背光靶产生X射线源和质子源；X射线和质子束穿过待测客体，并携带所述待测客体的面密度分布信息和电磁场分布信息；利用质子记录设备对携带所述电磁场分布信息的质子束进行拦截和记录，得到质子背光照相图像；利用光学成像器件对携带所述面密度分布信息的X射线进行X射线成像；利用X射线图像记录设备接收所述X射线成像，得到X射线背光照相图像。2.根据权利要求1所述的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，所述单束激光为皮秒或飞秒脉冲激光，聚焦功率密度大于。3.根据权利要求1所述的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，所述背光靶为金属平面靶。4.根据权利要求1所述的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，所述质子记录设备为辐射变色膜片。5.根据权利要求1所述的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，所述光学成像器件为超环面弯晶。6.根据权利要求1所述的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，所述X射线图像记录设备为成像板、胶片、X射线CCD、闪烁体耦合CCD、闪烁体耦合CMOS、光子计数型半导体探测器或X射线分幅相机。7.根据权利要求1所述的基于单束激光的双粒子高时空分辨背光照相方法，其特征在于，还包括基于所述X射线背光照相图像和所述质子背光照相图像，得到面密度分布和电磁场分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：田超，张天奎，袁宗强，单连强，于明海，王为武，张锋，邓志刚，滕建，徐秋月，吴玉迟，周维民，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：发明
国别省市：