本发明专利技术涉及一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法、压缩超快成像装置及方法，以解决目前X射线条纹相机光阴极的空间编码方式，在真空连接条件下外部硬件设置稳定性差，标定困难的技术问题。该制备方法包括：1、制备光学掩膜版；2、在阴极窗上沉积铬层；3、雕刻随机二进制图案；4、沉积钯层，制得编码光阴极；5、编码光阴极与条纹变像管管体密封。该装置包括用于发射X射线的X射线源，沿信号传输方向依次设置有X射线条纹相机、电荷耦合器件及计算处理器。该方法包括：X射线源发射X射线光脉冲经编码光阴极转为编码电信号，再经过条纹变像管形成编码光信号，经电荷耦合器件转换后传输给处理器，获得时间序列图像。获得时间序列图像。获得时间序列图像。
【技术实现步骤摘要】
编码光阴极X射线条纹相机的制备方法、压缩超快成像装置及方法
[0001]本专利技术涉及X射线条纹相机的成像装置及成像方法，具体涉及一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法、压缩超快成像装置及方法。
技术介绍
[0002]ICF内爆产生的X射线辐射的演化过程携带着内爆关键信息，通过X射线高时空分辨的诊断方法可以很好地研究靶在爆聚全过程中的时间与空间行为，尤其是在密度与温度上有很大变化的不同区域，如靶外围的冕区、消融区及中心爆聚区等发生的能量转移和变换过程。在靶丸压缩过程中对临界面运动规律、界面不稳定性，以及辐射场均匀性等参数进行测量。根据这一系列相关参数的测量可以有效解决围绕影响点火成败的烧蚀层与燃料的混合度、内爆速度、热斑压缩形状等问题。
[0003]激光等离子体和激光聚变产生的X射线的超高速时空演化特性是ICF物理实验研究的主要难点，皮秒级甚至飞秒级的时间分辨诊断是该领域所需要的时间分辨尺度，具有高时间分辨的X射线诊断设备主要包括X射线行波选通分幅相机和X射线条纹相机。
[0004]X射线行波选通分幅相机是ICF研究中唯一的二维超快成像设备，但其受到电子渡越弥散、微通道板孔径和微通道板与荧光屏近贴距离等技术瓶颈的限制，很难突破60ps的时间分辨极限。但在内爆压缩过程中，内爆芯部自发光和热斑非均匀性的观测时间仅200ps，这就要求对内爆靶丸进行成像诊断设备的时间分辨率达到10ps以内才能对ICF内爆过程达到精密有效诊断。此外，分幅相机的不连续成像帧数最多仅为16帧，同时由于电脉冲在微带线上传输速度很快导致分幅相机的成像时间跨度很小，因此分幅相机技术无法有效反应X射线的演化过程。
[0005]X射线条纹相机(X
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CUP)可以满足对内爆靶丸进行成像诊断设备的时间分辨率，但是，传统的可见光成像CUP技术依赖于空间光调制器(DMD或光学掩模版)实现动态场景的空间编码，而X射线条纹相机在靶场工作时需要保持与靶室真空连接，易造成X
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CUP系统通过外部硬件实现空间编码稳定性差，且系统标定不便。
技术实现思路
[0006]本专利技术目的在于解决目前X射线条纹相机光阴极的空间编码方式，在真空连接条件下外部硬件设置稳定性差，标定困难的技术问题，提出一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法、压缩超快成像装置及方法。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0009]S1、采用铬通过光学镀膜的方式在透明固体材料表面制备光学掩膜版；所述光学掩膜版包括多个铬膜区和多个透光区；
[0010]S2、将阴极窗置于转移系统真空腔中的阴极制作腔内，通过电子束蒸发在阴极窗
上沉积铬层，所述铬层的厚度为180
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220nm；
[0011]S3、使用光刻机发射紫外光通过步骤S1的光学掩膜版的透光区，照射在步骤S2的铬层上，将铬层雕刻为随机二进制图案；
[0012]S4、通过电子束蒸发在随机二进制图案的表面沉积钯层，所述钯层的厚度为10
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20nm，制得编码光阴极；
[0013]S5、将编码光阴极通过磁力传递装置在真空中从阴极制作腔转移至铟封室，通过热铟封实现编码光阴极与条纹变像管管体的密封，完成条纹变像管光电阴极的转移制作，获得具有编码光阴极的X射线条纹相机。
[0014]进一步地，步骤S1中，光学掩膜版包括多个铬膜区和多个透光区，具体的，铬膜区和透光区的空间分布根据计算机生成的随机矩阵确定；所述随机矩阵包括“0”、“1”两个元素，其中，“0”表示光学掩膜版在“0”对应的空间位置处镀铬膜形成铬膜区，“1”表示光学掩膜版在“1”对应的空间位置处不镀铬膜形成透光区。
[0015]进一步地，步骤S3中，所述光刻机的刻蚀精度小于10um。
[0016]进一步地，步骤S1中，所述透明固体材料为石英玻璃。
[0017]进一步地，步骤S2中，所述阴极窗为硅基底。
[0018]本专利技术还提供一种编码光阴极X射线条纹相机的压缩超快成像装置，其特殊之处在于：采用上述的编码光阴极X射线条纹相机制备方法制备的X射线条纹相机；
[0019]包括用于发射X射线的X射线源，沿信号传输方向依次设置有X射线条纹相机、电荷耦合器件及计算处理器；
[0020]所述X射线条纹相机和X射线源均与数字延迟器相接，数字延迟器用于使X射线条纹相机的扫描时间与X射线源内发射X射线时间同步；
[0021]所述X射线条纹相机包括沿信号传输方向依次设置的编码光阴极和条纹变像管；所述条纹变像管与数字延迟器相接；
[0022]所述计算处理器包括压缩感知重构算法模块，压缩感知重构算法模块用于将采集到的信号进行二维序列重构。
[0023]进一步地，所述条纹变像管内设置有荧光屏和两个平行相对的偏转板；
[0024]两个所述偏转板设置在编码光阴极的后侧，用于对通过编码光阴极后产生的编码电信号进行偏转；
[0025]所述荧光屏与所述数字延迟器相接，荧光屏用于接收偏转板偏转后的编码电信号，并转换成编码光信号。
[0026]进一步地，两个所述偏转板上施加的电压为1000
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2000V斜坡偏转电压，偏转频率为1Hz。
[0027]同时，本专利技术还提供一种编码光阴极X射线条纹相机的压缩超快成像方法，其特殊之处在于，基于上述的编码光阴极X射线条纹相机的压缩超快成像装置，包括以下步骤：
[0028]A1、X射线源产生触发电信号，通过数字延迟器触发X射线条纹相机工作；
[0029]X射线源发射X射线光脉冲，所述X射线光脉冲具有X射线不同时空的强度信息；
[0030]A2、X射线光脉冲成像在编码光阴极，通过编码光阴极实现信息的空间编码，转变成编码电信号，编码电信号经过条纹变像管成像在荧光屏上，形成编码光信号；
[0031]A3、编码光信号经过电荷耦合器件转换成电信号，并将电信号输出给计算处理器，
计算处理器通过压缩感知重构算法模块对采集到的电信号进行二维序列重构，获得携带有X射线光脉冲不同时空强度分布信息的时间序列图像。
[0032]进一步地，步骤A2中，编码电信号经过条纹变像管成像形成编码光信号具体为：
[0033]A2.1、在偏转板上施加1000
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2000V斜坡偏转电压；
[0034]A2.2、编码电信号经过偏转电压扫描，叠加成像在荧光屏上。
[0035]本专利技术的有益效果：
[0036]1、本专利技术通过对X射线条纹相机的光阴极编码制作的方式，可以实现条纹相机编码以及扫描成像的一体化，无需搭建外部硬件编码装置，实现X
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CUP系统与ICF靶室的直接连接。
[0037]2、通过编码光阴极使X射线条纹相机系统具有更高的稳定性，避免了外部编码硬件抖动对实验造成重大误差，增强了X
‑<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用铬通过光学镀膜的方式在透明固体材料表面制备光学掩膜版；所述光学掩膜版包括多个铬膜区和多个透光区；S2、将阴极窗(1)置于转移系统真空腔中的阴极制作腔内，通过电子束蒸发在阴极窗(1)上沉积铬层(2)，所述铬层(2)的厚度为180
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220nm；S3、使用光刻机发射紫外光通过步骤S1的光学掩膜版的透光区，照射在步骤S2的铬层(2)上，将铬层(2)雕刻为随机二进制图案；S4、通过电子束蒸发在随机二进制图案的表面沉积钯层(3)，所述钯层(3)的厚度为10
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20nm，制得编码光阴极(5)；S5、将编码光阴极(5)通过磁力传递装置在真空中从阴极制作腔转移至铟封室，通过热铟封实现编码光阴极(5)与条纹变像管管体的密封，完成条纹变像管光电阴极的转移制作，获得具有编码光阴极(5)的X射线条纹相机。2.根据权利要求1所述的一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法，其特征在于：步骤S1中，光学掩膜版包括多个铬膜区和多个透光区，具体的，铬膜区和透光区的空间分布根据计算机生成的随机矩阵确定；所述随机矩阵包括“0”、“1”两个元素，其中，“0”表示光学掩膜版在“0”对应的空间位置处镀铬膜形成铬膜区，“1”表示光学掩膜版在“1”对应的空间位置处不镀铬膜形成透光区。3.根据权利要求1或2所述的一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述光刻机的刻蚀精度小于10um。4.根据权利要求3所述的一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述透明固体材料为石英玻璃。5.根据权利要求4所述的一种编码光阴极X射线条纹相机的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述阴极窗(1)为硅基底。6.一种编码光阴极X射线条纹相机的压缩超快成像装置，其特征在于：采用权利要求1
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5任一所述的编码光阴极X射线条纹相机的制备方法制备的X射线条纹相机；包括用于发射X射线的X射线源(4)，沿信号传输方向依次设置有X射线条纹相机、电荷耦合器件(8)及计算处理器(9)；所述X射线条纹相机和X射线源(4)均与数字延迟器(10)相接，数字延迟器(10)用于使X射...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛丽伟，吉超，田进寿，王兴，何凯，薛彦华，陈萍，李少辉，高贵龙，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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