本發(fā)明屬于激光聚變研究領(lǐng)域和X射線探測領(lǐng)域，具體涉及一種用于納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶的時序診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著超短脈沖激光技術(shù)的飛速發(fā)展，在激光實驗研究中已經(jīng)越來越多的需要用到多種功率密度的激光束聯(lián)合打靶：如納秒激光束和皮秒激光束進(jìn)行聯(lián)合打靶物理研究。一種典型的應(yīng)用即是快點火物理研究中，需要同時運用納秒激光束來對CD靶丸進(jìn)行壓縮，同時用皮秒激光束產(chǎn)生超熱電子束對壓縮等離子體進(jìn)行加熱或者產(chǎn)生X射線進(jìn)行密度診斷。這些實驗研究迫切需要保證皮秒激光束在最大壓縮時刻注入到靶點，且由于注入時間窗口只有百皮秒量級，因此需要對納秒激光束和皮秒激光束之間的時序進(jìn)行高時間精度的診斷。另外，這種實驗方式中，通常納秒激光束和皮秒激光束打靶點在空間上重合，也進(jìn)一步增加了時序診斷的難度。已有的方法包括采用快響應(yīng)型的閃爍體探測器或者分幅相機對皮秒激光束進(jìn)行時間診斷。但是快響應(yīng)型閃爍體探測器的閃爍光典型時間過程達(dá)到納秒量級，因此用于對納秒激光束和皮秒激光束之間的時序診斷時精度不夠。而分幅相機受成像曝光時間限制其診斷精度也在百皮秒量級。采用XRD一類的探測器作為信號記錄設(shè)備其時間分辨依然最高只能達(dá)到百皮秒量級。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有技術(shù)中納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶時序診斷精度不夠的不足。本發(fā)明提供一種用于納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶的時序診斷系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種用于納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶的時序診斷系統(tǒng)，其特點是，所述診斷系統(tǒng)包括成像狹縫板、濾片、硬X射線屏蔽體、光陰極、光陰極狹縫和條紋相機。

所述的成像狹縫板上開有豎直的狹縫，成像狹縫板的后端面貼有濾片。

所述的硬X射線屏蔽體由兩個平行放置的半圓柱體構(gòu)成，兩個半圓柱體平面之間設(shè)有間隙，用于限制皮秒打靶產(chǎn)生的高能X射線照射光陰極的區(qū)域。

所述的光陰極狹縫板上開有水平的狹縫，在狹縫的背面貼有光陰極。

所述的成像狹縫板、硬X射線屏蔽體、光陰極狹縫板、條紋相機在光路上依次沿水平方向排列。

納秒激光束打靶產(chǎn)生的軟X射線經(jīng)過狹縫成像后，穿過濾片照射至光陰極的部分區(qū)域；皮秒激光束打靶產(chǎn)生的硬X射線穿過狹縫板、濾片照射至光陰極的全部區(qū)域；軟X射線和硬X射線產(chǎn)生的光電子信號經(jīng)過條紋相機聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后記錄在CCD中。

所述的硬X射線屏蔽體兩個半圓柱體的半徑為20mm，厚度為50mm。

所述的硬X射線屏蔽體兩個半圓柱體的間隙范圍為2mm~4mm。

所述的狹縫板的材料采用Mo，狹縫板厚度的范圍為15μm~25μm。

所述的狹縫板的材料采用Cu，狹縫板厚度的范圍為40μm~60μm。

所述的光陰極的材料采用CsI或者Au。

本發(fā)明中的條紋相機的時間分辨率小于等于20ps。

本發(fā)明中，由納秒激光束產(chǎn)生的軟X射線不能通過成像狹縫板，只能經(jīng)過狹縫成像后照射到光陰極部分區(qū)域上，因此具有一維空間分辨和時間分辨效果；皮秒激光束產(chǎn)生的硬X射線可以穿過成像狹縫板，但不能穿過光陰極狹縫板，其可以照射光陰極的全部區(qū)域，因此發(fā)光區(qū)域遠(yuǎn)大于軟X射線的成像區(qū)域，同時由于狹縫的作用，條紋相機對硬X射線仍然能夠保持較好的時間分辨。通過這種診斷方式，原來在物方空間上位置重合的兩種X射線光源在條紋相機記錄的圖像上可以從空間上分開，進(jìn)而通過對兩種來源的X射線進(jìn)行時間掃描分別獲得其時序信息。

本發(fā)明的有益效果是，能夠?qū)崿F(xiàn)對激光等離子體實驗中同時采用納秒激光束和皮秒激光束進(jìn)行聯(lián)合打靶的時序精密診斷，系統(tǒng)具有十皮秒級時間分辨，并兼顧一定的軟X射線空間分辨。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶的時序診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1.靶 2.成像狹縫板 3.成像狹縫 4.濾片 5.硬X射線屏蔽體 6.光陰極狹縫板 7.光陰極狹縫 8.光陰極 9.條紋相機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

圖1為本發(fā)明的一種用于納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶的時序診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，實線箭頭表示納秒激光束，虛線箭頭表示皮秒激光束。在圖1中，本發(fā)明的用于納秒和皮秒激光束聯(lián)合打靶的時序診斷系統(tǒng)，包括成像狹縫板2、濾片4、硬X射線屏蔽體5、光陰極狹縫板6、光陰極8和條紋相機9。

所述的成像狹縫板2上開有豎直的狹縫3，成像狹縫板2的后端面貼有濾片4。

所述的硬X射線屏蔽體5由兩個平行放置的半圓柱體構(gòu)成，兩個半圓柱體平面之間設(shè)有間隙，用于限制皮秒打靶產(chǎn)生的高能X射線照射光陰極8的區(qū)域；

所述的光陰極狹縫板6上開有水平的狹縫7，在狹縫7的背面貼有光陰極8。

所述的成像狹縫板2、硬X射線屏蔽體5、光陰極狹縫板6、條紋相機9在光路上依次沿水平方向排列；

納秒激光束（實線箭頭）打靶1產(chǎn)生的軟X射線經(jīng)過狹縫3成像后，穿過濾片4照射至光陰極8的部分區(qū)域；皮秒激光束（虛線箭頭）打靶1產(chǎn)生的硬X射線穿過狹縫板2、濾片4照射至光陰極8的全部區(qū)域；軟X射線和硬X射線產(chǎn)生的光電子信號經(jīng)過條紋相機9聚焦偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后記錄在CCD中。

所述的硬X射線屏蔽體5兩個半圓柱體的半徑為20mm，厚度為50mm。

所述的硬X射線屏蔽體5兩個半圓柱體的間隙范圍為2mm~4mm。

所述的狹縫板2材料采用Mo，狹縫板2厚度的范圍為15μm~25μm。

所述的狹縫板2材料采用Cu，狹縫板2厚度的范圍為40μm~60μm。

所述的光陰極8材料采用CsI或者Au。

一般的納秒激光束和皮秒激光束產(chǎn)生的X射線覆蓋的能譜段有較大的區(qū)別。具體來講，由納秒激光束產(chǎn)生的軟X射線不能通過成像狹縫板2，只能經(jīng)過狹縫3成像，因此具有一維空間分辨和時間分辨效果；皮秒激光束產(chǎn)生的硬X射線可以穿過成像狹縫板2，在光陰極8上的發(fā)光區(qū)域遠(yuǎn)大于軟X射線的成像區(qū)域；同時由于狹縫7的作用，條紋相機對硬X射線仍然能夠保持較好的時間分辨。通過這種方式，原來在物方空間上位置重合的兩種X射線光源在條紋相機記錄的圖像上可以從空間上被分開，進(jìn)而通過對兩種來源的X射線進(jìn)行時間掃描分別獲得其時序信息。

本實施例中，狹縫板2材料采用Mo，厚度為15μm；硬X射線屏蔽體5的兩個半圓柱體平面之間的間隙為2mm；光陰極8的材料采用CsI。

實施例2

本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，狹縫板材料采用Cu，厚度為40μm。

實施例3

本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，狹縫板1材料采用Mo，厚度為25μm。

實施例4

本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，狹縫板1材料采用Cu，厚度為60μm。

實施例5

本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，硬X射線屏蔽體5的兩個半圓柱體平面之間的間隙為4mm。

實施例6

本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，光陰極的材料采用Au。

本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，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)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。