一种等离子体局域辐射功率测量的制造技术

本发明专利技术涉及一种脉冲

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体局域辐射功率测量的X射线探测系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种脉冲
X
射线测量系统，具体涉及一种等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统及方法
。

技术介绍

[0002]在惯性约束聚变研究中，
X
射线辐射功率是十分重要的实验诊断参数之一
。
现有测量技术中，
X
光二极管探测器可实现亚纳秒时间分辨的辐射流定量化测量，但因
X
光二极管探测器储能电容容量不足及空间电荷效应影响，在对数百纳秒
X
射线脉冲测量时其线性动态范围十分有限
。
[0003]由侯立飞，杨国洪，刘慎业，韦敏习，易涛，江少恩，孙可煦发表在强激光与粒子束上的高性能
X
光二极管研制，
2011
，
23(3)
，
652
‑
656
，可知现有
X
光二极管探测器的光阴极较小
(
直径小于
10mm)
，无法实现远距离较大面积待测等离子体辐射源辐射功率诊断；如图1所示，另一种测量技术是闪烁功率计，即采用闪烁体配合光电管，由准直器
01、
设置于准直器中的限流孔
02、
闪烁体
03、
光电探测器
04、
高压电源
05
和示波器
06
组成；其中闪烁体与入射
X<br/>射线方向呈
45
°
，测量
X
光信号的光电管与闪烁体背表面呈
90
°
，测量本底的光电管与入射
X
射线方向平行放置，由蒋世伦，宁加敏，徐荣坤，李正宏，郭存，夏广新，杨建伦，徐泽平，宋凤军，陈进川，李林波发表在原子能科学技术上的
Z
箍缩
X
射线辐射功率闪烁探测系统，
2006
，
40(1)
，
96
‑
99
可知，该探测系统采用闪烁体将辐射转换为光，再转换为电再进行测量，但系统灵敏度较低，一般在
10
‑6A/W
，无法满足远距离微弱
X
射线辐射信号测量
。
[0004]综上所述，现有测量系统在远距离测量等离子体辐射百纳秒脉宽
X
射线脉冲时，存在线性动态范围不足
、
灵敏度低
、
灵敏面积有限
、
易受可见光及紫外光干扰问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有测量系统在远距离测量等离子体辐射百纳秒脉宽
X
射线脉冲时，存在线性动态范围不足
、
灵敏度低
、
灵敏面积有限
、
易受可见光及紫外光干扰的技术问题，而提供一种等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统及方法，实现
X
射线辐射功率的高灵敏
、
大动态范围
、
抗辐射及电磁干扰的闪烁探测
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种用于等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统，包括真空管道
、
闪烁体与光电探测器；所述真空管道前端内部用于设置待测等离子体辐射源；真空管道后端端口设置有真空密封窗口；所述闪烁体设置于真空管道内部且与待测等离子体辐射源发出的入射
X
射线光束呈
45
°
；
[0008]其特殊之处在于：
[0009]还包括同轴设置于真空管道内且位于闪烁体之前的三级光阑
、
收集与传输模块
、
电磁屏蔽箱
、
信号同步与记录模块以及存储模块；所述三级光阑用于选取待测等离子体辐射源的辐照区域；
[0010]所述收集与传输模块垂直位于闪烁体的出射光路上，且与多个光电探测器的输入端连接；
[0011]所述信号同步与记录模块包括设置于电磁屏蔽箱内部的高压供电单元
、
数据采集单元
、220V
不间断供电电源
、
同步光电转换器以及设置于电磁屏蔽箱外部的同步电光转换器；
[0012]所述高压供电单元与多个光电探测器的供电端连接，用于为光电探测器供电；
[0013]所述数据采集单元分别与多个光电探测器的输出端和存储模块连接，用于记录光电探测器采集的数据，并将数据输送至存储模块；
[0014]所述
220V
不间断供电电源分别与高压供电单元
、
数据采集单元和同步光电转换器连接；
[0015]所述同步光电转换器分别与数据采集单元和同步电光转换器连接；所述同步电光转换器与待测等离子体辐射源连接，用于接收触发电信号
。
[0016]进一步地，所述三级光阑包括沿
X
射线出射方向依次设置的近端光阑
、
中间光阑及远端光阑；
[0017]所述近端光阑和远端光阑用于选定待测等离子体辐射源的辐照区域；
[0018]所述中间光阑用于阻挡所选辐照区域之外的
X
射线照射在闪烁体上
。
[0019]进一步地，所述收集与传输模块包括沿闪烁体的出射光方向依次设置的第一透镜
、
第二透镜以及分束光纤束；
[0020]所述第一透镜和第二透镜均用于将闪烁体的出射光收集并耦合至分束光纤束的输入端；
[0021]所述分束光纤束的输出端分别与多个光电探测器的输入端连接
。
[0022]进一步地，所述光电探测器为三个；
[0023]所述分束光纤束的输入端为一个整体，分束光纤束的输出端分为三束，三束分束光纤束的直径相同，纤芯数量相同
。
[0024]进一步地，所述电磁屏蔽箱包括内层屏蔽箱体
、
套设于内层屏蔽箱体外部的外层屏蔽箱体；所述内层屏蔽箱体与外层屏蔽箱体之间设置有绝缘介质；所述外层屏蔽箱体用于接地；
[0025]所述闪烁体的厚度为
50
‑
100
μ
m
，直径为
20
‑
25mm
，出射光谱为
350nm
‑
650nm
，其前表面镀有低原子序数的材料；
[0026]所述光电探测器的增益倍数为
102‑
105，响应时间小于
3ns
；
[0027]所述分束光纤束的长度为1‑
2m
，分束光纤束与的输入端有效接收面直径为
15mm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统，包括真空管道
(2)、
闪烁体
(4)
与光电探测器
(8)
；所述真空管道
(2)
前端内部用于设置待测等离子体辐射源
(1)
；真空管道
(2)
后端端口设置有真空密封窗口；所述闪烁体
(4)
设置于真空管道
(2)
内部且与待测等离子体辐射源
(1)
发出的
X
射线光束呈
45
°
；其特征在于：还包括同轴设置于真空管道
(2)
内且位于闪烁体
(4)
之前的三级光阑
(3)、
收集与传输模块
(5)、
电磁屏蔽箱
(6)、
信号同步与记录模块
(7)
以及存储模块
(20)
；所述三级光阑
(3)
用于选取待测等离子体辐射源
(1)
的辐照区域；所述收集与传输模块
(5)
垂直位于闪烁体
(4)
的出射光路上，且与多个光电探测器
(8)
的输入端连接；所述信号同步与记录模块
(7)
包括设置于电磁屏蔽箱
(6)
内部的高压供电单元
(15)、
数据采集单元
(16)、220V
不间断供电电源
(17)、
同步光电转换器
(18)
以及设置于电磁屏蔽箱
(6)
外部的同步电光转换器
(19)
；所述高压供电单元
(15)
与多个光电探测器
(8)
的供电端连接，用于为光电探测器
(8)
供电；所述数据采集单元
(16)
分别与多个光电探测器
(8)
的输出端和存储模块
(20)
连接，用于记录光电探测器
(8)
采集的数据，并将数据输送至存储模块
(20)
；所述
220V
不间断供电电源
(17)
分别与高压供电单元
(15)、
数据采集单元
(16)
和同步光电转换器
(18)
连接；所述同步光电转换器
(18)
分别与数据采集单元
(16)
和同步电光转换器
(19)
连接；所述同步电光转换器
(19)
与待测等离子体辐射源
(1)
连接，用于接收触发电信号
。2.
根据权利要求1所述的一种用于等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统，其特征在于：所述三级光阑
(3)
包括沿
X
射线出射方向依次设置的近端光阑
(9)、
中间光阑
(10)
及远端光阑
(11)
；所述近端光阑
(9)
和远端光阑
(11)
用于选定待测等离子体辐射源
(1)
的辐照区域；所述中间光阑
(10)
用于阻挡所选辐照区域之外的
X
射线照射在闪烁体
(4)
上
。3.
根据权利要求2所述的一种用于等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统，其特征在于：所述收集与传输模块
(5)
包括沿闪烁体
(4)
的出射光方向依次设置的第一透镜
(12)、
第二透镜
(13)
以及分束光纤束
(14)
；所述第一透镜
(12)
和第二透镜
(13)
均用于将闪烁体
(4)
的出射光收集并耦合至分束光纤束
(14)
的输入端；所述分束光纤束
(14)
的输出端分别与多个光电探测器
(8)
的输入端连接
。4.
根据权利要求3所述的一种用于等离子体局域辐射功率测量的
X
射线探测系统，其特征在于：所述光电探测器
(8)
为三个；所述分束光纤束

【专利技术属性】
技术研发人员：唐波，马戈，黑东炜，魏福利，盛亮，夏惊涛，罗通顶，严睿，罗剑辉，陈俊，赵前，刘永棠，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：