一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种软X射线能注量的测量系统及方法，具体涉及一种利用针孔阵列测量Z箍缩等离子体产生0.05～10keV能段的软X射线能注量的测量系统及方法，用于解决现有软X射线能注量的测量方法无法对近距离试验面处能注量进行测量，易引入更多不确定性，降低了测量结果可靠性的不足之处。该利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统包括X射线通光管道、针孔阵列、量热计、数据采集记录装置和量热计供电恒流源，本发明专利技术通过针孔阵列对X射线进行衰减，使得量热计能够对近距离试验面处能注量进行测量。基于上述利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，本发明专利技术提供一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量方法。测量软X射线能注量的测量方法。测量软X射线能注量的测量方法。

【技术实现步骤摘要】
一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种软X射线能注量的测量系统及方法，具体涉及一种利用针孔阵列测量Z箍缩等离子体产生0.05～10keV能段的软X射线能注量的测量系统及方法。

技术介绍

[0002]Z箍缩一般是利用金属丝阵或喷气负载在上升时间约100ns、幅值为数MA～数十MA脉冲电流作用下，快速向轴线聚爆并最终在中心滞止，形成高温高密度等离子体并进一步辐射出强X射线的物理过程，其在强脉冲辐射环境效应、高能密度物理科学、惯性约束聚变和实验室天体物理等科技研究中具有重要应用前景。利用Z箍缩X射线源产生的脉冲X射线辐照材料进行动力学响应及热力学效应研究，一直是材料加固研究领域的一个重要研究方向，对于增强系统抗X射线辐射性能具有重要意义。国内“强光一号”加速器Z箍缩负载可产生总能量约40kJ的软X射线，在距离Z箍缩X射线源中心5cm处，软X射线的能注量约100J/cm2。利用脉冲软X射线可开展壳体材料的热力学效应实验，获得不同壳体材料冲量耦合系数，为进一步数值模拟或修正其他实验手段(电子束辐射)辐射结果提供依据。
[0003]热力学实验所关注一个重要的X射线参数为试验材料表面的能注量，对于试验面处的软X射线功率密度及能注量测量，目前采用的方法为在距离Z箍缩等离子体辐射源足够远处利用量热计或功率计仪器对X射线总能量进行测量，并以4π立体角推算至试验面处的能注量或功率密度，但其存在的不足是远距离间接测量容易引入更多不确定性，降低了测量结果的可靠性

技术实现思路

>[0004]本专利技术的目的是解决现有软X射线能注量的测量方法无法对近距离试验面处能注量进行测量，易引入更多不确定性，降低了测量结果可靠性的不足之处，而提供一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统及方法。
[0005]为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：
[0006]一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，其特殊之处在于：包括X射线通光管道、设置在X射线通光管道入口的针孔阵列、设置在X射线通光管道出口的量热计，以及设置在X射线通光管道外部且与量热计相连的数据采集记录装置和量热计供电恒流源；
[0007]所述X射线通光管道用于准直X射线，减小其它散射光干扰；所述针孔阵列的中心与待测Z箍缩X射线源的中心均位于X射线通光管道轴线上。
[0008]进一步地，所述针孔阵列所处位置的软X射线能注量不大于50J/cm2。
[0009]进一步地，所述针孔阵列的针孔直径不小于100μm。
[0010]进一步地，所述针孔阵列的针孔直径为100μm～500μm。
[0011]进一步地，所述量热计采用镍薄膜量热计；所述数据采集记录装置采用示波器。
[0012]进一步地，所述针孔阵列采用金属钽制备。
[0013]一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量方法，其特殊之处在于，基于上述利
用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，包括如下步骤：
[0014]步骤(1)、在距离Z箍缩X射线源的预设位置安装所述测量系统，并保证针孔阵列的中心与Z箍缩X射线源的中心均位于X射线通光管道的轴线上；
[0015]步骤(2)、连接量热计输出电缆至数据采集记录装置，并保证连接可靠；
[0016]步骤(3)、打开量热计供电恒流源为量热计供电；
[0017]步骤(4)、等待Z箍缩X射线源触发，并与供电恒流源以及数据采集记录装置实现时间关联；
[0018]步骤(5)、通过数据采集记录装置所记录的数据反演计算获得试验面处的软X射线能注量Φ：
[0019]Φ＝(SΔV)/f
[0020]式中，S为量热计的灵敏度，其等于量热计受X射线照射前后电压变化的比值；ΔV量热计受X射线照射前后电压变化的差值；f为针孔阵列的衰减系数；
[0021]所述试验面处为针孔阵列所在位置。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，包括X射线通光管道、针孔阵列、量热计、数据采集记录装置和量热计供电恒流源，本专利技术通过针孔阵列对X射线进行衰减，使得量热计能够对近距离试验面处能注量进行测量；相较于远距离间接测量后再反推出试验面处能注量，本专利技术能够避免引入更多不确定性，增加了测量结果的可靠性。
[0024](2)本专利技术一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统中针孔阵列处的软X射线能注量不大于50J/cm2，针孔阵列的针孔直径不小于100μm，避免因X射线能注量太高造成针孔阵列基底表面严重汽化形成金属蒸汽，阻挡X射线有效透过率，进而导致影响量热计的有效测量。
[0025](3)本专利技术一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量方法，其采用针孔阵列实现了近距离试验面处软X射线能注量的有效测量，降低了反演过程中的不确定性。
附图说明
[0026]图1为一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和示例性实施例对本专利技术作进一步地说明。
[0028]参照图1，一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，包括X射线通光管道、设置在X射线通光管道入口的针孔阵列、设置在X射线通光管道出口的镍薄膜量热计，以及设置在X射线通光管道外部且与镍薄膜量热计相连的示波器和量热计供电恒流源；X射线通光管道用于准直X射线，减小其它散射光干扰；Z箍缩X射线源的中心与针孔阵列的中心均位于X射线通光管道轴线上。
[0029]所述测量系统的工作原理如下：Z箍缩X射线源产生的软X射线经过针孔阵列衰减后，经X射线通光管道准直照射至镍薄膜量热计的金属镍薄膜表面，金属镍薄膜在吸收X射
线辐射能量后升温从而引起其电阻值变化，在恒流供电源产生的恒定电流加载下，镍薄膜电阻值变化可通过示波器电压波形进行读取电压变化后除以电流获得。
[0030]实施例1
[0031]一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量方法，包括如下步骤：
[0032]步骤(1)、在距离Z箍缩X射线源的预设位置安装所述测量系统，并保证针孔阵列的中心与Z箍缩X射线源的中心均位于X射线通光管道的轴线上；
[0033]所述Z箍缩X射线源采用10根15μm的平面型铝丝阵负载，X射线辐射能量为10kJ；所述针孔阵列所处位置的软X射线能注量为50J/cm2，针孔阵列的针孔直径为500μm，针孔阵列与镍薄膜量热计1之间相距50cm；
[0034]步骤(2)、连接镍薄膜量热计1输出电缆至数据采集记录装置，并保证连接可靠；
[0035]步骤(3)、打开镍薄膜量热计1供电恒流源为量热计供电；
[0036]步骤(4)、等待Z箍缩X射线源触发，并与恒流源以及示波器实现时间关联；
[0037]步骤(5)、通过示波器所记录的数据反演计算获得试验面处的软X射线能注量Φ1：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，其特征在于：包括X射线通光管道、设置在X射线通光管道入口的针孔阵列、设置在X射线通光管道出口的量热计，以及设置在X射线通光管道外部且与量热计相连的数据采集记录装置和量热计供电恒流源；所述X射线通光管道用于准直X射线，减小其它散射光干扰；所述针孔阵列的中心与待测Z箍缩X射线源的中心均位于X射线通光管道轴线上。2.根据权利要求1所述的一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，其特征在于：所述针孔阵列所处位置的软X射线能注量不大于50J/cm2。3.根据权利要求2所述的一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，其特征在于：所述针孔阵列的针孔直径不小于100μm。4.根据权利要求3所述的一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，其特征在于：所述针孔阵列的针孔直径为100μm～500μm。5.根据权利要求1至4任一所述的一种利用针孔阵列测量软X射线能注量的测量系统，其特征在于：所述量热计采用镍薄膜量热计；所述数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮平，张金海，孙铁平，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：