本發(fā)明屬于x光探測領(lǐng)域，具體涉及一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，空間分辨輻射流測量系統(tǒng)具有時間分辨、空間分辨、可定量化測量、可多角度測量等優(yōu)點，在激光慣性約束核聚變領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景?；卺樋?透鏡組件和平響應(yīng)xrd探測器的空間分辨輻射流探測設(shè)備，可提供黑腔內(nèi)部局部區(qū)域絕對輻射流時間演化信息，理論上可分辨黑腔內(nèi)不同區(qū)域產(chǎn)生的輻射流，可為黑腔能量學(xué)研究提供高時間精度和空間精度的細致數(shù)據(jù)，名稱為《黑腔內(nèi)部指定區(qū)域輻射流直接測量》（directmeasurementofx-rayfluxforapre-specifiedhighly-resolvedregioninhohlraum，kuanren,shenyeliu,lifeihouetal.opticsexpress，2015，23(19)，240938.）的文章對其基本原理進行了詳細說明。

現(xiàn)有技術(shù)中的空間分辨輻射流測量系統(tǒng)采用復(fù)合式針孔-透鏡組件，將精密針孔粘貼在開孔透鏡中心位置，但由于開孔透鏡可見光光軸與x光光軸不同軸，導(dǎo)致系統(tǒng)瞄準(zhǔn)調(diào)節(jié)十分復(fù)雜；因系統(tǒng)使用時每發(fā)次均需更換成像板，導(dǎo)致系統(tǒng)軸線存在晃動，瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性較差；此外，由于系統(tǒng)離線調(diào)節(jié)時水平放置，而在線測量時需豎直放置，導(dǎo)致針孔和限孔的相對位置因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重力發(fā)生變化，離線調(diào)試不能為在線測量提供參考。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有技術(shù)中空間分辨輻射流測量系統(tǒng)可見光光軸與x光光軸不同軸、系統(tǒng)瞄準(zhǔn)困難、瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性差的不足，本發(fā)明提供一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)。本發(fā)明能夠用于開展局域x光輻射流測量，增加系統(tǒng)的可靠性及工程可行性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)，其特點是，所述的測量系統(tǒng)包括開孔玻璃光闌、瞄準(zhǔn)節(jié)、精密針孔、開孔透鏡、cmos相機、開孔熒光板、平響應(yīng)xrd探測器、信號衰減器、示波器、采集計算機。所述的開孔玻璃光闌、精密針孔、開孔透鏡、開孔熒光板、平響應(yīng)xrd探測器的中心依次設(shè)置在同一條光路上。所述的平響應(yīng)xrd探測器、信號衰減器、示波器、采集計算機依次電連接。所述cmos相機與光路成一夾角，用于觀測開孔熒光板上的圖像。黑腔置于開孔玻璃光闌的前方，黑腔的激光注入孔發(fā)射的x光通過開孔玻璃光闌、瞄準(zhǔn)節(jié)、精密針孔，再穿過開孔熒光板上的限孔到達平響應(yīng)xrd探測器的靈敏面，產(chǎn)生脈沖電流信號，脈沖電流信號經(jīng)過信號衰減器衰減至示波器的量程范圍內(nèi)，并由采集計算機采集。開孔熒光板上的限孔周圍區(qū)域記錄的x光圖像用于確定平響應(yīng)xrd探測器測得輻射流的來源區(qū)域。

所述的cmos相機與光路之間的夾角范圍為20度-40度。

所述的精密針孔與開孔透鏡的中心間距小于60mm。

所述的開孔玻璃光闌的截止波長為450nm。

所述的精密針孔的直徑為100um、長度為100um，精密針孔的兩端面圓孔直徑差小于5um。

所述的瞄準(zhǔn)節(jié)的焦距為500mm。

所述的精密針孔的材料采用鎳鈷合金。

作為本發(fā)明的優(yōu)選：精密針孔和開孔透鏡分開放置并進行準(zhǔn)直調(diào)節(jié)，可避免開孔透鏡的光學(xué)軸與精密針孔的幾何軸不重合的問題。

作為本發(fā)明的優(yōu)選：開孔玻璃光闌的截止波長為450nm，可透過可見光瞄準(zhǔn)時使用的綠光，同時能夠阻擋激光慣性約束聚變實驗中采用的三倍頻打靶激光，光闌不需在線進行開閉，減小對系統(tǒng)瞄準(zhǔn)精度的影響。

作為本發(fā)明的優(yōu)選：瞄準(zhǔn)節(jié)焦距為500mm，能夠記錄激光慣性約束聚變實驗中腔靶的具體位置，便于在線精密瞄準(zhǔn)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選：精密針孔的直徑為100um，兩端面孔徑差小于5um，厚度為100um，材料采用鎳鈷合金。

作為本發(fā)明的優(yōu)選：開孔透鏡的物距、像距與針孔成像的物距、像距不同。

作為本發(fā)明的優(yōu)選：x光束流能夠在所述開孔熒光板上直接成像，并通過cmos相機進行記錄。

本發(fā)明的一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)，其基本原理是：采用精密針孔和開孔熒光板上的限孔限定系統(tǒng)瞄準(zhǔn)區(qū)域，區(qū)域尺度約為200um，黑腔內(nèi)部受激光輻照產(chǎn)生的x光通過精密針孔和開孔熒光板上的限孔到達平響應(yīng)xrd探測器的靈敏面，由于精密針孔和開孔熒光板上的限孔的存在，視場內(nèi)部可分為全亮區(qū)和半亮區(qū)，平響應(yīng)xrd探測器靈敏面對全亮區(qū)中的點源張開的立體角相同，而對半亮區(qū)中的點源張開的立體角隨點源與系統(tǒng)光軸之間距離的增大而減小。通過精密針孔和開孔熒光板上的限孔限定瞄準(zhǔn)區(qū)域，可實現(xiàn)黑腔內(nèi)部光斑區(qū)、再發(fā)射區(qū)、填充等離子體區(qū)的輻射流的直接測量。系統(tǒng)采用開孔透鏡進行可見光離線調(diào)試，開孔透鏡與精密針孔分離設(shè)置，可有效解決開孔透鏡可見光光軸與系統(tǒng)x光光軸不重合對系統(tǒng)瞄準(zhǔn)產(chǎn)生的影響。同時，采用瞄準(zhǔn)節(jié)記錄靶的位置，可有效對系統(tǒng)光軸進行校準(zhǔn)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明中將開孔透鏡和精密針孔分離，可直接避免開孔透鏡可見光光軸與系統(tǒng)x光光軸不重合的影響，從而使得離線調(diào)試中可見光光軸指示x光光軸具備可行性。同時，本發(fā)明采用瞄準(zhǔn)節(jié)記錄靶的位置，當(dāng)瞄準(zhǔn)區(qū)域發(fā)生變化時，可通過瞄準(zhǔn)節(jié)對系統(tǒng)光軸直接進行復(fù)位，提高了系統(tǒng)瞄準(zhǔn)穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明中采用波長截止型玻璃作為開孔玻璃光闌，既可確保可見光離線調(diào)試時透鏡收光不受影響，也可確保激光注入實驗時三倍頻激光不進入系統(tǒng)視場，避免信號干擾，同時，由于不需要對光闌進行開閉控制，極大簡化了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜程度。本發(fā)明采用開孔熒光板，可在實驗過程中對黑腔激光注入孔附近區(qū)域直接成像，相比于前期技術(shù)采用的開孔成像板，可避免拆卸開孔成像板對系統(tǒng)造成的干擾，簡便易行，可保證系統(tǒng)瞄準(zhǔn)的穩(wěn)定性。本發(fā)明可實現(xiàn)對黑腔內(nèi)部特定區(qū)域產(chǎn)生的輻射流的時間分辨測量，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1.黑腔2.開孔玻璃光闌3.瞄準(zhǔn)節(jié)4.精密針孔5.開孔透鏡6.cmos相機7.開孔熒光板8.平響應(yīng)xrd探測器9.信號衰減器10.示波器11.采集計算機。

具體實施方式

實施例1

圖1是本發(fā)明的一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中，本發(fā)明的一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)，包括開孔玻璃光闌2、瞄準(zhǔn)節(jié)3、精密針孔4、開孔透鏡5、cmos相機6、開孔熒光板7、平響應(yīng)xrd探測器8、信號衰減器9、示波器10、采集計算機11。所述的開孔玻璃光闌2、精密針孔4、開孔透鏡5、開孔熒光板7、平響應(yīng)xrd探測器8的中心依次設(shè)置在同一條光路上。所述的平響應(yīng)xrd探測器8、信號衰減器9、示波器10、采集計算機11依次電連接。所述cmos相機6與光路成一夾角，用于觀測開孔熒光板上的圖像。黑腔1置于開孔玻璃光闌2的前方，黑腔1的激光注入孔發(fā)射的x光通過開孔玻璃光闌2、瞄準(zhǔn)節(jié)3、精密針孔4，再穿過開孔熒光板7上的限孔到達平響應(yīng)xrd探測器8的靈敏面，產(chǎn)生脈沖電流信號，脈沖電流信號經(jīng)過信號衰減器9衰減至示波器10的量程范圍內(nèi)，并由采集計算機11采集。開孔熒光板7上的限孔周圍區(qū)域記錄的x光圖像用于確定平響應(yīng)xrd探測器8測得輻射流的來源區(qū)域。

所述的開孔玻璃光闌2的截止波長為450nm。

所述的精密針孔4的直徑為100um、長度為100um。

所述的瞄準(zhǔn)節(jié)3的焦距為500mm。

所述的精密針孔4的材料采用鎳鈷合金。

本實施例中，cmos相機6與光路之間的夾角范圍為20度；所述的精密針孔4與開孔透鏡5的中心間距為50mm；所述的精密針孔4的兩端面圓孔直徑差為4um。

本發(fā)明中的開孔透鏡和精密針孔分開進行二維調(diào)節(jié)，且精密針孔組件采用扇葉形設(shè)計，以保證開孔透鏡可盡可能收集可見光并在后端開孔熒光板上成像。

本發(fā)明離線瞄準(zhǔn)時，采用十字叉絲靶對系統(tǒng)光路進行校準(zhǔn)，開孔玻璃光闌2、精密針孔4、開孔透鏡5、開孔熒光板7、平響應(yīng)xrd探測器8的中心應(yīng)調(diào)至一條直線上，并對準(zhǔn)十字叉絲靶中心。具體而言，首先以十字叉絲靶中心和平響應(yīng)xrd探測器8中心確定一條光路，并通過二維調(diào)節(jié)將開孔玻璃光闌2、精密針孔4、開孔熒光板7調(diào)至該光路上；其次，使用dpl激光器給十字叉絲靶打光，十字叉絲靶反射的光線通過開孔透鏡5收集后在后端開孔熒光板7上成像，并通過cmos相機6記錄，通過調(diào)節(jié)開孔透鏡5的位置，使得十字叉絲靶形成的十字叉絲像位于系統(tǒng)光路上，即可將開孔透鏡5的光軸調(diào)節(jié)至系統(tǒng)光路上；最后，調(diào)節(jié)瞄準(zhǔn)節(jié)3的兩組粗瞄鏡頭和細瞄鏡頭，使十字叉絲靶中心位于粗瞄鏡頭和細瞄鏡頭中心，并記錄十字叉絲靶中心的坐標(biāo)位置。

本發(fā)明在線瞄準(zhǔn)時，將系統(tǒng)安裝于神光iii主機裝置通用搭載平臺（dim）上，通過調(diào)節(jié)使得黑腔1激光注入孔中心位于瞄準(zhǔn)節(jié)3的粗瞄鏡頭和細瞄精頭中心，同時，使用dpl激光器給黑腔1打光，通過開孔透鏡5對黑腔1進行成像，并通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)使得黑腔1的像位于開孔熒光板7的中心，即完成在線瞄準(zhǔn)。

本發(fā)明在線測量時，黑腔1激光注入孔處發(fā)射的x光通過精密針孔4、開孔熒光板7上的限孔到達平響應(yīng)xrd探測器8的靈敏面，產(chǎn)生脈沖電流信號，即為系統(tǒng)測量的特定區(qū)域的絕對x光輻射流。開孔熒光板7上限孔周圍區(qū)域記錄的x光圖像對應(yīng)于黑腔1激光注入孔上的x光圖像，可用于確定平響應(yīng)xrd探測器8測得輻射流的具體來源區(qū)域。

實施例2

圖2是本發(fā)明的一種基于精密針孔的局域輻射流測量系統(tǒng)實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖2中，本實施例與實施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，不采用瞄準(zhǔn)節(jié)3，將開孔透鏡5置于精密針孔4的前端；本實施例中，cmos相機6與光路之間的夾角范圍為30度；所述的精密針孔4與開孔透鏡5的中心間距為55mm；所述的精密針孔4的兩端面圓孔直徑差為3um。

本發(fā)明在線瞄準(zhǔn)時，采用開孔透鏡5對黑腔1進行成像，并在開孔熒光板7上觀察黑腔1的像，并通過調(diào)節(jié)精密針孔4和開孔透鏡5使得黑腔1的像位于開孔熒光板7中心。本實施例不需借助于瞄準(zhǔn)節(jié)3，可應(yīng)用于無法使用瞄準(zhǔn)節(jié)3的實驗場所，如神光iii-原型激光裝置。

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。