关于成像板-X射线条纹相机的精密耦合技术.pdfVIP

第24卷第1期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．24，NO．1 2012年1月 HIGHP()WERLASERANDPARTICI．EBEAMS Jail．．2012 文章编号： 100卜4322(2012)01—0097一03 基于成像板一x射线条纹相机的精密耦合技术’ 杨正华， 曹柱荣， 董建军， 胡 昕， 邓 博， 缪文勇， 黄天暄， 刘慎业， 江少恩 中国工程物理研究院激光聚变研究中心．四JI．绵阳621900) 摘要： 为实现惯性约束聚变(ICF)实验中同时获取靶点的x射线1维动态和2维静态积分图像，提出 了一种全新的x射线图像采集方法。结合成像板与x射线条纹相机的工作特性，通过在阴极狭缝前精密耦合 成像板．实现x射线图像到达狭缝的同时采集其外围区域的静态积分图像。该方法具有对靶点x射线图像的 1维动态与2维静态图像对比分析、成像系统像面位置精密空间定位的功能。利用该方法在神光Ⅱ装置上实 现搭载KirkpatrickBaez(KB)显微镜获得内爆靶球压缩流线图．并应用于流体不稳定性实验中。 关键词：成像板；X射线条纹相机；精密耦合；静态图像；动态图像 TI，65TL67 A 中图分类号： l 文献标志码： doi：10．3788／HPLP0097 随着惯性约束聚变(ICF)实验不断深入，对x射线成像系统提出了高空间分辨、单色性等要求，可实现对 流体不稳定性、内爆压缩过程的精密诊断。目前，国内主要应用针孔阵列与x射线条纹相机配合获取1维动 像方式相对针孔成像具有高分辨、单色性和大收光立体角等优势，并得到广泛应用““。但该类成像系统均为 非共轴光学系统，同时视场范围小(百btm级)，物像距长(数m)．要求物点和像点的定位精度要求为Ⅱrll级，因 而在国内一直未能实现配接x射线条纹相机获得1维动态图像。本文提出的利用成像板与x射线条纹相机 配接的方法，结合自主研制的高精度瞄准系统，实现了同时获得x射线2维静态积分图像与1维动态图像，并 在物理实验中得到成功应用。 l工作原理 x射线条纹相机(XSC)实现x射线图像的1维高 ¨．“．’c mmX30．0mm pl：-t。 速动态扫描图像采集．x射线通过0．1 的狭缝后到达光阴极．再通过栅网到达偏转电场，最后 在荧光屏上成像。x射线条纹相机阴极狭缝处工作状 态下所加载高压电将达数kV，且空间位置狭小，因此 1 无法采用传统的x射线CCD相机或CMOS相机实现 对阴极狭缝周边的x射线2维静态图像的采集。成 像板(IP)具有高动态范围高、量子效率高、线性度与灵 敏度好、可重复使用及对电磁干扰不受影响等特点，在X射线成像领域具有广泛的应用“”】．配合使用读出扫 描系统，可实现25“m的图像分辨。成像板厚度仅为lmm，不导电且可根据需要制作成任意形状的特点。因 此结合两者的特性．实现成像板与阴极狭缝精密耦合，使两者保持0．5～1．0mm的间距；在阴极狭缝两侧位置 对成像板切开长条狭缝，使x射线能完整到达阴极狭缝，同时成像板也能获得狭缝外围区域的静态图像，并能 观测阴极狭缝与成像板之间的位置关系。通过上述方法，实现在x射线条纹相机采集1维动态图像的同时采 集2维静态图像的功能。 2实验应用 在神光Ⅱ装置上开展了KB显微镜进行内爆流线及流体不稳定性实验。搭载的KB显微镜为非共轴掠入 200 射成像系统，其物像距达到3 mm·放大倍数为15倍，其中心视场约为300“mt记录面位置成像大小尺度 为4．5mm左右，因此要求物点和像点的高精度定位。利用自主研制的瞄准系统实现了物点5“m和像点50 7 ·憧稿日期：2011—05—1