本實用新型屬于X射線成像領域，具體涉及一種X射線成像器件的瞄準裝置。

背景技術：

慣性約束聚變ICF中激光與靶相互作用產(chǎn)生的等離子體X射線攜帶著高溫等離子體的大量有用物理信息，高溫等離子體的X射線能譜可以用來確定電子密度、等離子體的電離狀態(tài)、電子能量分布、電子溫度、輻射流及輻射溫度等。

X射線成像器件廣泛應用于慣性約束聚變ICF中的X射線能譜診斷設備中，例如狹縫在光柵譜儀、條紋相機中的應用，針孔在針孔相機中的應用，針孔陣列在分幅相機中的應用等等。

而現(xiàn)有X射線成像器件的瞄準存在著以下不足：1、由于X射線的不可見，一次調試、瞄準之后，難以實現(xiàn)后續(xù)實驗中實時在線瞄準。2、瞄準過程繁瑣復雜，費時費力。3、診斷設備每次拆裝后均需要復雜地重新瞄準。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的一個技術問題是提供一種X射線成像器件的瞄準裝置，本實用新型所要解決的另一個技術問題是提供一種X射線成像器件的瞄準裝置的調校方法，本實用新型所要解決的再一個技術問題是提供一種X射線成像器件的瞄準裝置的應用方法。

本實用新型的一種X射線成像器件的瞄準裝置，其特點是，所述的瞄準裝置包括X射線成像器件、瞄準透鏡、可調光闌、支撐機構、四維調節(jié)機構和監(jiān)視器。所述的支撐機構為水平放置的圓筒，瞄準透鏡豎直卡在圓筒中，X射線成像器件位于瞄準透鏡的中心。所述的可調光闌為圓環(huán)形，放置在瞄準透鏡前端，并與支撐機構固連。所述的支撐機構與四維調節(jié)機構連接，四維調節(jié)機構通過支撐機構調節(jié)瞄準透鏡的位置和瞄準透鏡的光學指向。所述的瞄準透鏡的中心、可調光闌的中心、支撐機構的中心和四維調節(jié)機構的中心在同一條直線上。

靶發(fā)射的可見光線通過打開狀態(tài)的可調光闌入射至瞄準透鏡，在探測器記錄面上成像為像Ⅰ。靶發(fā)射的X射線通過關閉狀態(tài)的可調光闌入射至X射線成像器件，在探測器記錄面上成像為像Ⅱ。像Ⅰ和像Ⅱ在探測器記錄面上重合。所述的監(jiān)視器實時監(jiān)視像Ⅰ在探測器記錄面上的位置。

所述的靶為慣性約束聚變ICF使用的平面靶、球靶、腔靶或異形靶中的一種。

所述的X射線成像器件為慣性約束聚變ICF中用于X射線成像的狹縫、狹縫陣列、針孔、針孔陣列、異形孔或異形孔陣列中的一種。

所述的瞄準透鏡與X射線成像器件的成像物距、像距相同，像距和物距滿足透鏡成像公式，瞄準透鏡的主光軸與X射線成像器件中心的垂直距離小于等于150um。

所述的瞄準透鏡為可見光透過率大于70%的玻璃，包括石英玻璃、有機玻璃或K9玻璃中的一種。

所述的瞄準透鏡的開孔尺寸大于X射線成像器件的邊界尺寸。所述的可調光闌在關閉狀態(tài)下，限光孔徑大于靶尺寸，并且小于X射線成像器件邊界尺寸。

所述的四維調節(jié)機構調節(jié)支撐機構在垂直于支撐機構的軸線的平面上進行基于平面的X軸和Y軸的平面位移，和基于平面的X軸和Y軸的翻轉。

本實用新型的一種X射線成像器件的瞄準裝置的調校方法，其特點是，包括以下步驟：

a.將裝調用靶放置在靶的位置上，將激光經(jīng)緯儀沿支撐機構的中心線放置在支撐機構的后面；

b.利用激光經(jīng)緯儀作基準，將裝調用靶的標識中心、X射線成像器件的中心和探測器記錄面的中心調整在直線Ⅰ上；

c.用可見光源照射裝調用靶，反復調節(jié)四維調節(jié)機構，直至瞄準透鏡對裝調用靶的標識中心所成的可見光像與探測器記錄面的中心重合，且X射線成像器件的中心仍在直線Ⅰ上。

所述的裝調用靶的標識中心的尺寸小于或等于X射線成像器件的狹縫或孔的尺寸。

本實用新型的一種X射線成像器件的瞄準裝置的應用方法，其特點是，包括以下步驟：

a.打開可調光闌；

b.用可見光源照亮靶；

c. 用監(jiān)視器實時監(jiān)視像Ⅰ，通過調整包括所述的瞄準裝置和探測器記錄面在內的整個探測系統(tǒng)指向，改變像Ⅰ在探測器記錄面上的位置，直至像Ⅰ的中心點與探測器記錄面的中心點重合，完成實時瞄準；

d.關閉可調光闌；

e.用激光入射至靶上，靶發(fā)射出X射線，X射線通過關閉狀態(tài)的可調光闌入射至X射線成像器件，在探測器記錄面上成像為像Ⅱ，像Ⅰ和像Ⅱ在探測器記錄面上重合，完成X射線成像器件的瞄準裝置的應用。

本實用新型X射線成像器件的瞄準裝置及其調校方法和應用方法能夠實現(xiàn)用可見光代替不可見X光進行實時在線瞄準，可以在一次裝調、瞄準之后，后續(xù)實驗中實時進行在線瞄準，具有簡單方便的優(yōu)點，本實用新型X射線成像器件的瞄準裝置及其調校方法和應用方法能夠將X射線成像器件瞄準效率提升至少80%，具有廣闊應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置中的X射線成像器件與瞄準透鏡裝配關系示意圖；

圖3為本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置的調校方法示意圖（一）；

圖4為本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置的調校方法示意圖（二）；

圖5為本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置的應用方法示意圖。

圖中，1.靶 2.X射線成像器件 3.瞄準透鏡 4.可調光闌 5.支撐機構 6.四維調節(jié)機構 7.監(jiān)視器 8.探測器記錄面 9.裝調用靶10.激光經(jīng)緯儀 11.可見光源。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。

如圖1和圖2所示，本實用新型的一種X射線成像器件的瞄準裝置包括X射線成像器件2、瞄準透鏡3、可調光闌4、支撐機構5、四維調節(jié)機構6和監(jiān)視器7；所述的支撐機構5為水平放置的圓筒，瞄準透鏡3豎直卡在圓筒中，X射線成像器件2位于瞄準透鏡3的中心；所述的可調光闌4為圓環(huán)形，放置在瞄準透鏡3前端，并與支撐機構5固連；所述的支撐機構5與四維調節(jié)機構6連接，四維調節(jié)機構6通過支撐機構5調節(jié)瞄準透鏡3的位置和瞄準透鏡3的光學指向；所述的瞄準透鏡3的中心、可調光闌4的中心、支撐機構5的中心和四維調節(jié)機構6的中心在同一條直線上；

靶1發(fā)射的可見光線通過打開狀態(tài)的可調光闌4入射至瞄準透鏡3，在探測器記錄面8上成像為像Ⅰ；靶1發(fā)射的X射線通過關閉狀態(tài)的可調光闌4入射至X射線成像器件2，在探測器記錄面8上成像為像Ⅱ；像Ⅰ和像Ⅱ在探測器記錄面8上重合；所述的監(jiān)視器7實時監(jiān)視像Ⅰ在探測器記錄面8上的位置。

所述的靶1為慣性約束聚變ICF使用的平面靶、球靶、腔靶或異形靶中的一種。

所述的X射線成像器件2為慣性約束聚變ICF中用于X射線成像的狹縫、狹縫陣列、針孔、針孔陣列、異形孔或異形孔陣列中的一種。

所述的瞄準透鏡3與X射線成像器件2的成像物距、像距相同，像距和物距滿足透鏡成像公式，瞄準透鏡3的主光軸與X射線成像器件2中心的垂直距離小于等于150um。

所述的瞄準透鏡3為可見光透過率大于70%的玻璃，包括石英玻璃、有機玻璃或K9玻璃中的一種。

所述的瞄準透鏡3的開孔尺寸大于X射線成像器件2的邊界尺寸；所述的可調光闌4在關閉狀態(tài)下，限光孔徑大于靶1尺寸，并且小于X射線成像器件2邊界尺寸。

所述的四維調節(jié)機構6調節(jié)支撐機構5在垂直于支撐機構5的軸線的平面上進行基于平面的X軸和Y軸的平面位移，和基于平面的X軸和Y軸的翻轉。

如圖3和圖4所示，本實用新型的一種X射線成像器件的瞄準裝置的調校方法包括以下步驟：

a.將裝調用靶9放置在靶1的位置上，將激光經(jīng)緯儀10沿支撐機構5的中心線放置在支撐機構5的后面；

b.利用激光經(jīng)緯儀10作基準，將裝調用靶9的標識中心、X射線成像器件2的中心和探測器記錄面8的中心調整在直線Ⅰ上；

c.用可見光源11照射裝調用靶9，反復調節(jié)四維調節(jié)機構6，直至瞄準透鏡3對裝調用靶9的標識中心所成的可見光像與探測器記錄面8的中心重合，且X射線成像器件2的中心仍在直線Ⅰ上。

所述的裝調用靶9的標識中心的尺寸小于或等于X射線成像器件2的狹縫或孔的尺寸。

如圖5所示，本實用新型的一種X射線成像器件的瞄準裝置的應用方法包括以下步驟：

a.打開可調光闌4；

b.用可見光源11照亮靶1；

c. 用監(jiān)視器7實時監(jiān)視像Ⅰ，通過調整包括所述的瞄準裝置和探測器記錄面8在內的整個探測系統(tǒng)指向，改變像Ⅰ在探測器記錄面8上的位置，直至像Ⅰ的中心點與探測器記錄面8的中心點重合，完成實時瞄準；

d.關閉可調光闌4；

e.用激光入射至靶1上，靶1發(fā)射出X射線，X射線通過關閉狀態(tài)的可調光闌4入射至X射線成像器件2，在探測器記錄面8上成像為像Ⅱ，像Ⅰ和像Ⅱ在探測器記錄面8上重合，完成X射線成像器件的瞄準裝置的應用。

實施例1

本實施例中，所述的靶1為慣性約束聚變ICF使用的腔靶；所述的X射線成像器件2為慣性約束聚變ICF中用于X射線成像的針孔；所述的瞄準透鏡3的主光軸與X射線成像器件2中心的垂直距離是150um；所述的瞄準透鏡3為可見光透過率為93%的石英玻璃。

本實用新型的瞄準透鏡3的中心、可調光闌4的中心、支撐機構5的中心和四維調節(jié)機構6的中心在同一條直線上。監(jiān)視器7用于實時監(jiān)視瞄準透鏡3對靶1所成像Ⅰ與探測器記錄面8之間位置關系。這里的X射線成像器件2為ICF領域中的神光III原型大型激光裝置上常用的針孔相機的成像器件，它是直徑20um的針孔。

針孔相機常用來監(jiān)測激光與靶相互作用過程中靶的狀態(tài)，包括靶的幾何狀態(tài)、高溫等離子體形貌、輻射溫度分布相對強弱等等，是ICF中最基礎、最重要的診斷設備之一。然而針孔相機的瞄準過程繁瑣復雜，首先它需要將探測器拆掉，而后通過多級管道逐級對中心瞄準，如30mm管道、20mm管道、10mm管道、5mm管道、2mm管道，每級管道都需要調整管道口中心對準靶，而后安裝探測器，且一次瞄準后，不能實現(xiàn)后續(xù)實驗中實時在線瞄準，另外針孔相機每次拆裝后均需要復雜地重新瞄準，平均一次瞄準至少耗時40分鐘。

針孔相機的X射線成像器件2成像物距是197mm，像距是1970um，放大倍數(shù)是10倍。瞄準透鏡3的物距、像距及放大倍數(shù)同上，且X射線成像器件2安裝在瞄準透鏡3幾何中央，直徑20um的針孔中心與瞄準透鏡3的主光軸垂直距離是150um。因此通過調校本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置，見圖3和圖4，就能保證瞄準透鏡3對靶1所成可見光的像Ⅰ與直徑20um的針孔對靶1所成X光的像Ⅱ，位置、大小基本一致。

本實用新型在神光III原型大型激光裝置上的針孔相機中取得了成功應用，本實施例中，靶1是的腔靶，為直徑1.2mm，長2.7mm，注入口0.8mm的金腔靶。八束激光以，800J/1ns，分別從黑腔注入口兩端以45°注入金腔靶。參考圖3、圖4和圖5，以及前述具體實施方式內容，就能方便地實現(xiàn)本實用新型的X射線成像器件的瞄準裝置的調校和應用，即實現(xiàn)用可見光代替不可見X光進行實時在線瞄準，本次調校、瞄準之后，后續(xù)實驗中能夠實時在線瞄準，平均一次瞄準應用時間不超過5分鐘，因而將針孔相機中的X射線成像器件即針孔的瞄準效率提升了87.5%。

實施例2

實施例2與實施例1的實施方式基本相同，主要區(qū)別在于，所述的靶1為慣性約束聚變ICF使用的平面靶，所述的X射線成像器件2為慣性約束聚變ICF中用于X射線成像的狹縫，所述的瞄準透鏡3的主光軸與X射線成像器件2中心的垂直距離是130um，所述的瞄準透鏡3為可見光透過率為90%的有機玻璃。本實用新型在條紋相機中取得了成功應用，將條紋相機中的X射線成像器件即狹縫的瞄準效率提升了82%。

所述的靶還可以為慣性約束聚變ICF使用的球靶或異形靶中的一種，所述的X射線成像器件還可以為慣性約束聚變ICF中用于X射線成像的狹縫陣列、針孔陣列、異形孔或異形孔陣列中的一種。所述的瞄準透鏡還可以為可見光透過率大于70%的K9玻璃。

本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據(jù)本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內。