本發(fā)明屬于激光聚變研究領(lǐng)域和X射線探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)空分辨輻射流診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在激光聚變研究中，對(duì)于黑腔輻射流的探測(cè)是十分重要的研究?jī)?nèi)容。通過(guò)對(duì)輻射流的診斷，可以獲取激光腔靶間的耦合效率、等離子體密度、溫度等重要信息。然而，隨著激光聚變研究的進(jìn)展，需要進(jìn)一步對(duì)黑腔內(nèi)光斑區(qū)、非光斑區(qū)、靶丸等位置輻射流的時(shí)空演化過(guò)程進(jìn)行高精度診斷。這對(duì)激光腔靶間相互作用的進(jìn)一步理解、校驗(yàn)理論模型和程序以及最終實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火都十分重要。

通常，對(duì)輻射流的探測(cè)采用軟X光多通道能譜儀（Dante）[E. L. Dewald, K. M. Campbell, R. E. Turner, et al. Rev.Sci.Instrum. 75, 3759 (2004).]和平響應(yīng)X射線探測(cè)器（F-XRD）[Zhichao Li, Xiaohua Jiang, Shenye Liu, et al. Rev.Sci.Instrum. 81, 073504 (2010).]，但這些系統(tǒng)無(wú)空間分辨，只能探測(cè)到黑腔內(nèi)輻射流的總量，無(wú)法對(duì)黑腔內(nèi)不同位置輻射流進(jìn)行分別探測(cè)，并且其時(shí)間分辨最高只能達(dá)到100皮秒。后來(lái)發(fā)展了限孔型F-XRD[Kuan Ren, Shenye Liu, Huabing Du, et al. Rev.Sci.Instrum. 86, 103112 (2015).]，這種診斷系統(tǒng)采用加限孔的辦法來(lái)觀察某一固定區(qū)域的輻射流，依然沒(méi)有辦法診斷輻射流的空間變化過(guò)程。此外，由于其依然采用F-XRD作為信號(hào)記錄設(shè)備，時(shí)間分辨依然最高只能達(dá)到百皮秒量級(jí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決是技術(shù)問(wèn)題是提供一種時(shí)空分辨輻射流診斷系統(tǒng)。

本發(fā)明的時(shí)空分辨輻射流診斷系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：所述診斷系統(tǒng)包括沿水平方向順序排列的針孔板、成像板和條紋相機(jī)；

所述的針孔板的中心有針孔；

所述的成像板上開(kāi)有豎直的狹縫I；

所述的條紋相機(jī)的前部為時(shí)間分辨板，中部為X射線光陰極，后部為條紋相機(jī)聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，時(shí)間分辨板上開(kāi)有與狹縫I平行的狹縫II；所述的X射線光陰極為透射式平響應(yīng)X射線光陰極；所述的成像板與時(shí)間分辨板之間的水平距離L1≤1cm；

黑腔發(fā)出X射線經(jīng)針孔板上的針孔成像后，一部分X射線成像到成像板上，另一部分X射線穿過(guò)成像板上的狹縫I再穿過(guò)時(shí)間分辨板上的狹縫II照射到X射線光陰極上，并經(jīng)過(guò)條紋相機(jī)聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后記錄在條紋相機(jī)中。

所述的針孔板的材料為鉭，針孔板的厚度為20μm~30μm，針孔直徑為10μm~30μm。

所述的條紋相機(jī)的時(shí)間分辨率小于等于30ps，空間分辨率小于等于100μm。

本發(fā)明的時(shí)空分辨輻射流診斷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射流時(shí)空演化過(guò)程的高時(shí)間分辨率和高空間分辨率測(cè)量，時(shí)間分辨率可小于等于30ps，空間分辨率可達(dá)10μm量級(jí)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的時(shí)空分辨輻射流診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.黑腔 2.針孔板 3.針孔 4.成像板 5.狹縫I 6.時(shí)間分辨板 7.狹縫II 8.X射線光陰極 9.條紋相機(jī) 10.條紋相機(jī)聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明的時(shí)空分辨輻射流診斷系統(tǒng)包括沿水平方向順序排列的針孔板2、成像板4和條紋相機(jī)9；

所述的針孔板2的中心有針孔3；

所述的成像板4上開(kāi)有豎直的狹縫I5；

所述的條紋相機(jī)9的前部為時(shí)間分辨板6，中部為X射線光陰極8，后部為條紋相機(jī)聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)10，時(shí)間分辨板6上開(kāi)有與狹縫I5平行的狹縫II7；所述的X射線光陰極8為透射式平響應(yīng)X射線光陰極。

黑腔1發(fā)出X射線經(jīng)針孔板2上的針孔3成像后，一部分X射線成像到成像板4上，另一部分X射線穿過(guò)成像板4上的狹縫I5再穿過(guò)時(shí)間分辨板6上的狹縫II7照射到X射線光陰極8上，并經(jīng)過(guò)條紋相機(jī)聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)10后記錄在條紋相機(jī)9中。

本實(shí)施例中，成像板4與時(shí)間分辨板6之間的水平距離L1=1cm，針孔板2的材料為鉭，針孔板2的厚度為20μm，針孔3的直徑為10μm，條紋相機(jī)9的時(shí)間分辨率為20ps，空間分辨率為50μm。

由于針孔3對(duì)黑腔1成像時(shí)具有空間分辨，而成像板4與時(shí)間分辨板6之間的水平距離較小，可使得成像板4上記錄的圖像條紋相機(jī)9記錄的信號(hào)對(duì)應(yīng)到黑腔1的位置時(shí)具有互補(bǔ)關(guān)系。而條紋相機(jī)9記錄信號(hào)時(shí)，由于時(shí)間分辨板6的存在，除了具有一維空間分辨外，還具有極高的時(shí)間分辨，并且其耦合的是透射式平響應(yīng)X射線光陰極8，其記錄的信號(hào)可直觀反應(yīng)出X射線信號(hào)的固有空間分布強(qiáng)度情況。這樣，通過(guò)成像板4上記錄的圖像可以判斷出條紋相機(jī)9記錄的信號(hào)對(duì)應(yīng)于黑腔1的具體位置。根據(jù)條紋相機(jī)9記錄的信號(hào)可獲得黑腔1內(nèi)特定位置發(fā)射的X射線輻射流的時(shí)空演化過(guò)程。診斷系統(tǒng)整體的時(shí)間分辨率即為條紋相機(jī)9的時(shí)間分辨率，整體的空間分辨率有針孔3和條紋相機(jī)9的空間分辨率共同決定，可達(dá)10μm量級(jí)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述成像板4與所述時(shí)間分辨板6之間的水平距離L1=1cm，所述針孔板2為厚度25μm的鉭片，所述的針孔3的直徑為20μm；所述的條紋相機(jī)9時(shí)間分辨為20ps，空間分辨為50μm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述成像板4與所述時(shí)間分辨板6之間的水平距離L1=1cm，所述針孔板2為厚度30μm的鉭片，所述的針孔3的直徑為30μm；所述的條紋相機(jī)9時(shí)間分辨為30ps，空間分辨為100μm。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述成像板4與所述時(shí)間分辨板6之間的水平距離L1=0.5cm，所述針孔板2為厚度20μm的鉭片，所述的針孔3的直徑為10μm；所述的條紋相機(jī)9時(shí)間分辨為20ps，空間分辨為50μm。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述成像板4與所述時(shí)間分辨板6之間的水平距離L1=0.5cm，所述針孔板2為厚度25μm的鉭片，所述的針孔3的直徑為20μm；所述的條紋相機(jī)9時(shí)間分辨為30ps，空間分辨為100μm。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述成像板4與所述時(shí)間分辨板6之間的水平距離L1=0.5cm，所述針孔板2為厚度30μm的鉭片，所述的針孔3的直徑為30μm；所述的條紋相機(jī)9時(shí)間分辨為20ps，空間分辨為50μm。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。