一种ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置

技术领域

本发明涉及ICF热斑诊断技术领域，尤其是涉及一种ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置。

背景技术

热斑空间不对称性研究是惯性约束聚变(ICF)研究中的一个重要领域。激光惯性约束聚变研究的重要目标是实现聚变点火，辐射驱动的不对称性是决定点火成功与否的重要因素，而热斑压缩的不对称性是评估和分析辐射驱动不对称性的重要判据。内爆热斑是ICF靶丸压缩到最大时刻，即阻滞阶段，ICF靶丸中心燃料区(一般为氘-氘或氘-氚气体)被高度压缩后形成的高温稠密等离子体的区域，高温稠密等离子体辐射的X光提供了热斑的内部物理信息，通过对该辐射区二维成像，能够与获得热斑辐射强度的空间分布，反映了热斑被压缩的二维空间形貌，进而反映了ICF靶丸所处的外部辐射场的空间分布对称性情况。

目前，对内爆热斑对称性的研究还停留在采用单台多通道KB(Kirkpatrick-Baez)显微镜进行内爆热斑二维分布的诊断，无法获得内爆热斑在成像光路方向上深度方向的信息，这对于热斑三维空间分布不对称性的研究带来了很大的局限性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置，该装置包括三台完全相同的、用以获取ICF实验靶丸内爆产生的热斑的正视图、俯视图和侧视图的四通道KB显微镜，以及三台完全相同的、用以分别接收三台四通道KB显微镜出射的内爆热斑的X射线图像的分幅相机，三台四通道KB显微镜分别位于三个两两正交的方向，并设置在ICF实验靶丸的周围，三台分幅相机分别设于三台四通道KB显微镜的像面上。

三台所述四通道KB显微镜的工作能点相同。三台所述四通道KB显微镜的表面涂覆金属单层膜或多层膜。

各分幅相机采用具有时间分辨能力的分幅相机，且各分幅相机在同一时刻触发。进一步地，以触发时刻t

进一步地，各分幅相机采用设有四条微带的分幅相机。

进一步地，三台四通道KB显微镜的工作掠入射角度均为0.4°。

进一步地，各四通道KB显微镜的反射镜表面均涂覆有50nm的金属铑单层金属膜。

进一步地，各四通道KB显微镜分别设有诊断操作手DIM，用以将四通道KB显微镜传送到ICF靶室内。

本发明提供的ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

1)本发明采用三台完全相同的四通道KB显微镜对热斑从三个两两正交的方向进行观测，可有效地同时获得内爆热斑的正视图、侧视图以及俯视图，通过获取三维视图有利于获得内爆热斑在成像光路方向上深度方向的信息；此外，基于三维重建算法，能够将获得的内爆热斑的三视图进行重建，即可获得内爆热斑三维图像，观察到热斑的三维不对称性。

2)本发明中在像面上采用具有时间分辨的分幅相机，可以在一发次的打靶实验中获得四幅内爆热斑三维分布随时间演化的图像。

附图说明

图1为实施例中ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置的结构示意图；

图2为实施例中三维协同诊断设备中，其中一个维度的协同诊断设备示意图；

图3为实施例中分幅相机的微带示意图；

图4为实施例中所采用的50nm金属铑(Rh)单层膜；

图中标号所示：

1、ICF实验靶丸，2、ICF靶室，3、第一四通道KB显微镜，4、第一诊断操作手DIM，5、第一分幅相机，5.1～5.4、分幅相机微带，5.5～5.8、内爆热斑图像，6、第二四通道KB显微镜，7、第二诊断操作手DIM，8、第二分幅相机，9、第三四通道KB显微镜，10、第三诊断操作手DIM，11、第三分幅相机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明涉及一种ICF热斑空间形貌随时间演化图像的三维协同诊断装置，包括ICF实验靶丸1、ICF靶室2和三维协同诊断设备，三维协同诊断设备包括三个结构相同，设于不同维度(X、Y、Z三轴)的三个协同诊断设备，每个协同诊断设备包括一个四通道KB显微镜、诊断操作手DIM以及分幅相机。

如图1所示，诊断装置包括第一四通道KB显微镜3、第二四通道KB显微镜6、第三四通道KB显微镜9、第一诊断操作手DIM4、第二诊断操作手DIM7、第三诊断操作手DIM10、第一分幅相机5、第二分幅相机8和第三分幅相机11。

ICF实验靶丸1设于ICF靶室2内。第一四通道KB显微镜3、第二四通道KB显微镜6、第三四通道KB显微镜9为三台完全相同的四通道KB显微镜，三者分别位于三个两两正交的方向，并设置在ICF实验靶丸1周围。

第一四通道KB显微镜3用于诊断ICF实验靶丸1的内爆产生的热斑正视图，第一诊断操作手DIM4与第一四通道KB显微镜3连接，用于搭载第一四通道KB显微镜3传送至设计物距处，即将第一四通道KB显微镜3传送到ICF靶室2内。第一分幅相机5设置在第一四通道KB显微镜3的像面上，第一分幅相机5具有时间分辨特性，用于接收从第一四通道KB显微镜3出射的内爆热斑的X射线图像。

第二四通道KB显微镜6用于诊断ICF实验靶丸1的内爆产生的热斑侧视图，第二诊断操作手DIM 7与第二四通道KB显微镜6连接，用于搭载第二四通道KB显微镜6传送至设计物距处，即将第二四通道KB显微镜6传送到ICF靶室2内。第二分幅相机8设置在第二四通道KB显微镜6的像面上，第二分幅相机8具有时间分辨特性，用于接收从第二四通道KB显微镜6出射的内爆热斑的X射线图像。

第三四通道KB显微镜9用于诊断ICF实验靶丸1的内爆产生的热斑俯视图，第三诊断操作手DIM10与第三四通道KB显微镜9连接，用于搭载第三四通道KB显微镜9传送至设计物距处，即将第三四通道KB显微镜9传送到ICF靶室2内。第三分幅相机11设置在第三四通道KB显微镜9的像面上，第三分幅相机11具有时间分辨特性，用于接收从第三四通道KB显微镜9出射的内爆热斑的X射线图像。

进一步地，三台四通道KB显微镜的工作能点相同。三台四通道KB显微镜的表面可以涂覆金属单层膜和多层膜。

各分幅相机完全相同，且各分幅相机需要在同一时刻触发。

本实施例以第一分幅相机5为例进行说明。如图2所示，ICF实验靶丸1在内爆过程中热斑发射出的待诊断X射线被第一四通道KB显微镜3聚焦成像，最后被第一分幅相机5所接收，第一分幅相机5在t

如图3所示，第一分幅相机5包括了四条微带：分幅相机微带5.1、分幅相机微带5.2、分幅相机微带5.3和分幅相机微带5.4，分幅相机在t

三台四通道KB显微镜3、6、9分别对内爆热斑的正视图、侧视图、俯视图进行成像，在三台四通道KB显微镜的像面上安装有具有时间分辨能力的分幅相机，分幅相机在t

因在X射线显微成像领域，KB显微镜表面普遍会镀制单层金属薄膜，由于存在全外反射的限制，因此需要设定掠入射角小于全外反射角，在本实施例中，作为优选方案，三台四通道KB显微镜3、6、9的工作掠入射角度均为0.4°。各显微镜的反射镜表面均涂覆有50nm的金属铑(Rh)单层金属膜，50nm的金属铑(Rh)单层金属膜的反射率如图4所示。金属膜的优势在于具有成像视场大，若选择小于全外反射角的掠入射角，那么整个视场的强度也比较均一。

另外，优选地，本实施例中的三台四通道KB显微镜均对Fe的Kα1特征线6.4keV能点响应，即具有可以在实验室进行装调的优势。另外地，三台四通道KB显微镜也可选择其他可在实验室进行装调的能点，例如：Ti的Kα1特征线4.51keV、Cu的Kα1特征线8.04keV、Mo的Kα1特征线17.48keV等特征线。

本发明采用三台完全相同的四通道KB显微镜对热斑从三个两两正交的方向进行观测，可有效地同时获得内爆热斑的正视图、侧视图以及俯视图，通过获取三维视图有利于获得内爆热斑在成像光路方向上深度方向的信息；此外，基于三维重建算法，能够将获得的内爆热斑的三视图进行重建，即可获得内爆热斑三维图像，观察到热斑的三维不对称性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。