寬頻譜球晶成像器及其製作工藝的製作方法

2023-06-19 23:20:11 2

專利名稱：:寬頻譜球晶成像器及其製作工藝的製作方法寬頻譜球晶成像器及其製作工藝
技術領域：
：本發明涉及用於雷射聚變等離子體物理實驗中獲取X射線的時間分辨、空間分辨及二維聚焦信息的器件，還涉及到這種器件的製作方法。
背景技術：
：在雷射聚變物理實驗中，為研究在聚變靶球、氣體靶輻射或z箍縮金屬絲等等離子體電離、形成及融合過程、等離子體不穩定性及其發展、內爆碰撞輻射過程，需要獲得聚爆靶發射的x射線時間分辨、空間分辨及二維聚焦信息。其中，二維聚焦信息能顯示出裂變或聚變材料的尺寸、形狀和分布情況，對深入研究等離子體狀態及輻射的時空特性，從原理上解決輻射驅動靶球燃料界面診斷難題，為聚變點火提供重要的驗證依據。特別在探索絲狀z箍縮的實驗中，由於產生的x射線源或微箍縮小而明亮，且簡單的爆裂絲z箍縮會隨機地產生幾個分布於線上的光源，如果僅有x射線的時間分辨、空間分辨，沒有射線源的二維聚焦信息，則會給實驗判斷等離子體條件帶來一定困難，而二維聚焦信息不僅能揭示微箍縮的條件，也能確定x射線源的形狀及位置。在雷射聚變物理實驗的現有技術中，通常採用平面或橢圓彎曲晶體來獲得x射線的時空信息，但是這種結構不能同時獲取子午面和弧矢面的二維聚焦信息。如公開號為CN1598503A的中國專利"共耙X射線時空分辨攝譜方法及其譜儀"，其中公開了一種利用橢圓彎曲晶體來獲得X射線的時空信息的方法和譜儀，單這種方法和譜儀只能獲取一維聚焦信號，不能同時獲取子午面和弧矢面的二維聚焦信息。
發明內容針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在於提供一種能獲取X射線時空信息及二維聚焦信息的寬頻譜球晶成像器。本發明的另一目的是提供一種寬頻譜球晶成像器的製作工藝。本發明的目的是這樣實現的一種寬頻譜球晶成像器，其特徵在於由球面雲母晶體和晶體臺組成，球面雲母晶體為薄片，其厚度0.15-0.25mm;晶體臺上設有與所述球面雲母晶體相配合的球面凹坑；球面雲母晶體粘貼在晶體臺的凹坑處；晶體臺上設有定位孔用於與攝譜器連接。一種製作所述寬頻譜球晶成像器的製作工藝，包括以下步驟1)加工球面雲母晶體la)將雲母晶體按晶向解理分層,切割成厚度為0.15-0.25mm的雲母晶體薄片；lb)在凹凸折彎機上對步驟la)得到的雲母晶體薄片進行塑性彎曲，得到球面雲母晶體；2)加工晶體臺2a)採用不鏽鋼或鋁材加工梯形塊，得到基座臺；2b)在數控銑床對將經過步驟2a)得到的基座臺的工作面進行加工，銑磨出與步驟l)得到的球面雲母晶體大小和曲率配合的球面凹坑；3)最後，將經過步驟1)得到的球面雲母晶體用慢固化率的環氧樹脂粘貼在經過步驟2)得到晶體臺的球面凹坑上。相比現有技術，本發明具有如下優點-1.由於設計球面彎曲晶體成像，不但可以獲得等離子體聚爆信息，分析等離子體溫度分布、密度分布等重要參數，還能直接對X射線源進行成像，以確定X射線源隨納秒時間尺度變化的形狀及位置；能獲取X射線時空信息及二維聚焦信息，克服了現有技術中不能同時獲取x射線二維聚焦信息的缺陷，為深入研究等離子體狀態及輻射的時空特性，從原理上解決輻射驅動靶球燃料界面診斷難題，為聚變點火提供重要的驗證依據。2.採用雲母球面晶體覆蓋的X射線波長範圍很寬，其衍射階次可以達到10階，因此本發明對寬頻譜範圍的X射線源都可以適用。3.本發明寬頻譜球晶成像器製作工藝流程簡單可靠，便於掌握和操作。圖l是本發明寬頻譜球晶成像器的結構示意圖；圖2是本發明球面彎曲晶體成像幾何原理示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明如圖1所示，一種寬頻譜球晶成像器，由球面雲母晶體1和晶體臺2組成，球面雲母晶體1為薄片結構，其厚度0.15-0.25mm，如0.2mm;晶體臺2上設有與所述球面雲母晶體1相配合的球面凹坑；球面雲母晶體1粘貼在晶體臺2的凹坑處。晶體臺2採用不鏽鋼或鋁材製成，寬頻球晶成像器通過兩個定位孔3安裝在光譜儀的內部特定位置。本發明的二維聚焦原理，參見圖2，X射線源S可以是雷射聚變形成，也可以由Z箍縮或電子束離子阱(EBIT)等裝置產生。羅蘭圓的直徑與球面雲母晶體l的彎曲半徑相等，X射線源S位於羅蘭圓上，X射線源S輻射的X射線經過球形雲母晶體1反射後在羅蘭圓上另一點Fb聚焦。在羅蘭圓平面(子午平面)及垂直羅蘭圓平面上(弧矢平面)，球形晶體1如一面凹面鏡將X射線源在水平及垂直方向進行成像，利用CCD或X射線膠片就能夠獲取需要的圖像信號。一種寬頻譜球晶成像器的製作工藝，包括以下步驟1)加工球面雲母晶體-la)將雲母晶體按晶向解理分層，切割成0.15-0.25mm的厚度的雲母晶體薄片，如厚度為0.15mm、0.18mm、0.2mm或0.25mm均可；lb)在凹凸折彎機上對步驟la)得到的雲母晶體薄片進行塑性彎曲，得到球面雲母晶體；球面晶體的曲率根據雷射設備的規格參數確定，例如陽加速器設備或2X10J雷射器設備的雲母晶體薄片的曲率半徑R為400mm。2)加工晶體臺2a)採用不鏽鋼或鋁材加工梯形塊，得到基座臺；2b)在數控銑床上對將經過步驟2a)得到的基座臺的工作面進行加工，銑磨出與步驟1)得到的球面雲母晶體大小和曲率配合的球面凹坑；3)最後，將經過步驟1)得到的球面雲母晶體用慢固化率的環氧樹脂粘貼在經過步驟2)得到晶體臺的球面凹坑上。環氧樹脂採用3—噸型透明環氧膠F—05較好。步驟lb)在凹凸折彎機上對雲母晶體薄片進行塑性彎曲時，採用橡膠墊起緩衝作用，雲母晶體的曲率半徑精確度由凹面和凸面鋼塊的精度決定。雲母的晶格常數2d值為1.984nm。因為雲母晶體的衍射效率可以達到很高階次(10階)，故云母球面彎晶覆蓋的X射線波長範圍很寬。對其他晶體來說，只有一階衍射可以利用。如果雲母球面成像器包含的布拉格角範圍為30。40°(可以依據實際需要，通過加工晶體臺來改變布拉格角範圍)，根據晶體布拉格衍射定律2dsin6二n入可以得出球晶成像器能夠測量如下表所列出的X射線波長範圍。表l雲母晶體不同衍射階次覆蓋的X射線波長範圍(2d=1.984rnn)tableseeoriginaldocumentpage5本發明的球晶成像器，用在z箍縮和雷射聚變過程中，不但可以獲得等離子體聚爆壓縮圖像，分析等離子體溫度分布、密度分布等重要參數，還能直接對x射線源進行成像，以確定X射線源的形狀及位置；同時採用雲母球面晶體覆蓋的X射線波長範圍很寬，其衍射效率可以達到10階，對大部分x射線光源都可以適用。能獲取x射線時空信息及圖像信息，克服了現有技術中不能獲取x射線圖像信息的缺陷。為深入研究等離子體狀態及輻射的時空特性，從原理上解決輻射驅動靶球燃料界面診斷難題，為聚變點火提供重要的驗證依據。權利要求1.一種寬頻譜球晶成像器，其特徵在於由球面雲母晶體(1)和晶體臺(2)組成，球面雲母晶體(1)為薄片結構，厚度為0.15-0.25mm；晶體臺(2)上設有與所述球面雲母晶體(1)相配合的球面凹坑；球面雲母晶體(1)粘貼在晶體臺(2)的凹坑處；晶體臺(2)上設有定位孔(3)用於與攝譜器連接。專利摘要本發明公開一種寬頻譜球晶成像器及其製作工藝，由雲母球面晶體和晶體臺組成，雲母球面晶體為薄片，厚度0.15-0.25mm；晶體臺上設有與所述球面雲母晶體相配合的球面凹坑；球面雲母晶體粘貼在晶體臺的凹坑處。它不但可以獲得等離子體聚爆壓縮圖像，分析等離子體溫度分布、密度分布等重要參數，還能直接對X射線源進行成像，以確定X射線源的形狀及位置；同時採用雲母球面晶體衍射效率可以達到10階，對大部分X射線光源都可以適用。能獲取X射線時空信息及圖像信息，克服了現有技術中不能獲取X射線圖像信息的缺陷。為深入研究等離子體狀態及輻射的時空特性，從原理上解決輻射驅動靶球燃料界面診斷難題，為聚變點火提供重要的驗證依據。文檔編號G21K1/00GKCN101226783SQ200710093124公開日2008年7月23日申請日期2007年12月13日發明者軍施,王洪建,肖沙裡,錢家渝申請人:重慶大學導出引文BiBTeX,EndNote,RefMan