一種x射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法；該檢測(cè)系統(tǒng)借助晶體衍射X射線產(chǎn)生X射線偏振光譜的原理，在衍射臺(tái)上晶體薄片采用的晶體材質(zhì)針對(duì)于被檢測(cè)的X射線波長(zhǎng)滿足布拉格衍射條件的情況下，從光線入射通道入射的X射線輻射在衍射臺(tái)兩個(gè)衍射工作面的晶體薄片上時(shí)，總能夠得到X射線在兩個(gè)相互垂直的不同方向上的偏振光譜，結(jié)構(gòu)巧妙、易于生產(chǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中X射線偏振度檢測(cè)產(chǎn)品缺失的問(wèn)題；該檢測(cè)方法直接借助檢測(cè)系統(tǒng)中兩臺(tái)X射線探測(cè)器探測(cè)兩個(gè)方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行X射線偏振度的檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，適用于任意場(chǎng)合中對(duì)X射線的偏振度進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)用范圍廣泛。
【專利說(shuō)明】一種X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及X射線檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，以及采 用該檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行X射線偏振度的檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在高溫等離子體中，由于極高的溫度、壓強(qiáng)以及極其復(fù)雜的電磁場(chǎng)產(chǎn)生各種復(fù)雜 的磁流體運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生各種形式的輻射，而且等離子體各成分間經(jīng)歷著十分復(fù)雜的粒子和 能量輸運(yùn)過(guò)程以及各種相互作用過(guò)程，要真實(shí)認(rèn)識(shí)高溫等離子體的內(nèi)部狀態(tài)與變化過(guò)程， 就必須通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)手段對(duì)等離子體中的電子溫度、密度、電離分布、電流和電磁場(chǎng)的時(shí) 空分布以及輸運(yùn)、波動(dòng)和不穩(wěn)定性等狀態(tài)參量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，即等離子體診斷。
[0003] 目前對(duì)高溫等離子體的診斷主要依靠對(duì)由等離子體輻射的X射線的分析完成。因 為X射線能譜可以提供關(guān)于等離子體的電子密度、溫度、等離子體運(yùn)動(dòng)、電荷分布和離子輸 運(yùn)參量等重要信息。
[0004] 高溫等離子體X射線偏振光譜能提供關(guān)于等離子體各向異性的信息，它可以用來(lái) 準(zhǔn)確診斷等離子體電子溫度及密度，研究X射線偏振度與等離子體參量及環(huán)境的相關(guān)性， 具有重要的研究?jī)r(jià)值。目前檢測(cè)等離子體電子溫度、密度的一種重要方法是利用類He譜線 的強(qiáng)度比，不過(guò)并沒(méi)有考慮到X射線偏振對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，因?yàn)槠穸鹊挠绊?，在不同?向檢測(cè)得到類He譜線強(qiáng)度比不一致，這樣必然會(huì)影響到檢測(cè)的精確性。另外X射線偏振光 譜學(xué)能夠用于研究物質(zhì)原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)，對(duì)研究物質(zhì)微觀狀態(tài)具有極其重要的作用。因 此，對(duì)X射線偏振度的檢測(cè)具有重要應(yīng)用價(jià)值和意義。
[0005] 如果能夠提供一種X射線偏振度的檢測(cè)裝置和方法，便可為高溫等離子體診斷提 供一種必要的檢測(cè)手段，能夠在探測(cè)等離子體內(nèi)部狀態(tài)的研究中發(fā)揮重要作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的X射線偏振度的 檢測(cè)系統(tǒng)，用以獲得X射線在兩個(gè)相互垂直的不同方向上的偏振光譜強(qiáng)度，為X射線偏振度 的檢測(cè)提供了設(shè)備基礎(chǔ)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中X射線偏振度檢測(cè)產(chǎn)品缺失的問(wèn)題，為更準(zhǔn) 確地實(shí)現(xiàn)高溫等離子體診斷提供技術(shù)基礎(chǔ)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案： 一種X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，包括殼體、衍射臺(tái)，以及分別用于檢測(cè)水平方向衍射光 和堅(jiān)直方向衍射光的兩臺(tái)X射線探測(cè)器； 所述殼體采用剛性硬質(zhì)材料制成；殼體內(nèi)具有一腔室空間，所述衍射臺(tái)固定安裝在該 腔室空間內(nèi)；殼體上還具有與腔室空間相通的一個(gè)光線入射通道和兩個(gè)光線出射通道，其 中，光線入射通道與第一光線出射通道的通道軸線在水平方向上且相互垂直，第二光線出 射通道的通道軸線在堅(jiān)直方向上，且光線入射通道、第一光線出射通道和第二光線出射通 道的通道軸線的延長(zhǎng)線能夠交匯于一點(diǎn)；所述光線入射通道的入射口處密封地安裝有能夠 透射X射線且屈光度為零的透鏡擋片，用于檢測(cè)水平方向衍射光的X射線探測(cè)器密封地安 裝在殼體上第一光線出射通道的出射口處，用于檢測(cè)堅(jiān)直方向衍射光的X射線探測(cè)器密封 地安裝在殼體上第二光線出射通道的出射口處，使得殼體內(nèi)的腔室空間被封閉為一個(gè)密閉 空間，且所述腔室空間為真空； 所述衍射臺(tái)具有兩個(gè)衍射工作面；其中，第一衍射工作面位于光線入射通道的正投影 覆蓋區(qū)域與第一光線出射通道的正投影覆蓋區(qū)域的交匯處，且第一衍射工作面分別與光線 入射通道和第一光線出射通道的通道軸線呈45° ±Γ角度；第二衍射工作面位于光線入 射通道的正投影覆蓋區(qū)域與第二光線出射通道的正投影覆蓋區(qū)域的交匯處，且第二衍射工 作面分別與光線入射通道和第二光線出射通道的通道軸線呈45° ±Γ角度；所述第一衍 射工作面和第二衍射工作面上均固定安裝有從衍射工作面向內(nèi)凹陷且凹陷面呈球冠狀的 晶體薄片。
[0008] 上述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述殼體采用不銹 鋼、錯(cuò)或者錯(cuò)合金制成。
[0009] 上述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述殼體內(nèi)腔室空 間為壓強(qiáng)在1〇_2帕以下的真空。
[0010] 上述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述殼體上光線入 射通道的入射口處密封安裝的透鏡擋片為貼有鈹膜的玻璃板擋片。
[0011] 上述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)中，作為可選擇的實(shí)施方案，所述晶體薄片的材 質(zhì)為云母、硅或石英。
[0012] 上述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)中，作為進(jìn)一步改進(jìn)方案，還包括偏振度計(jì)算機(jī)； 所述偏振度計(jì)算機(jī)的兩個(gè)數(shù)據(jù)采集端分別與兩臺(tái)X射線探測(cè)器的X射線光譜強(qiáng)度探測(cè)信號(hào) 輸出端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信連接。
[0013] 在上述X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明該提供了其X射線偏振度的檢 測(cè)方法；為此，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案： 一種X射線偏振度的檢測(cè)方法，采用上述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，具體包 括如下步驟： 1) 將所述檢測(cè)系統(tǒng)置于X射線輻射場(chǎng)中，將檢測(cè)系統(tǒng)的光線入射通道水平地正對(duì)X射 線發(fā)射源后固定檢測(cè)系統(tǒng)的所在位置，并啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的兩臺(tái)X射線探測(cè)器； 2) x射線發(fā)射源輻射的X射線由檢測(cè)系統(tǒng)的光線入射通道正射入檢測(cè)系統(tǒng)殼體的腔室 空間內(nèi)，從而輻射在衍射臺(tái)兩個(gè)衍射工作面的晶體薄片上，并在兩個(gè)衍射工作面的晶體薄 片滿足布拉格衍射條件的位置發(fā)生X射線衍射；其中，由第一衍射工作面的晶體薄片所衍 射的X射線偏振光譜被反射至水平方向的第一光線出射通道，由第二衍射工作面的晶體薄 片所衍射的X射線偏振光譜被反射至堅(jiān)直方向的第二光線出射通道； 3) 由安裝在第一光線出射通道的出射口處的X射線探測(cè)器通過(guò)其探測(cè)頭對(duì)衍射至水 平方向的X射線偏振光譜進(jìn)行探測(cè)，得出水平方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度厶；由安裝在第二 光線出射通道的出射口處的X射線探測(cè)器通過(guò)其探測(cè)頭對(duì)衍射至堅(jiān)直方向的X射線偏振光 譜進(jìn)行探測(cè)，得出堅(jiān)直方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度乃； 4) 待兩個(gè)X射線探測(cè)器對(duì)水平方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度厶和堅(jiān)直方向的X射線偏 振光譜強(qiáng)度乃檢測(cè)完成后，分別讀取水平方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度厶和直方向的X射線 偏振光譜強(qiáng)度乃的值，按如下公式計(jì)算得到X射線的偏振度產(chǎn)：

【權(quán)利要求】
1. 一種X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括殼體、衍射臺(tái)，以及分別用于檢測(cè) 水平方向衍射光和堅(jiān)直方向衍射光的兩臺(tái)X射線探測(cè)器； 所述殼體采用剛性硬質(zhì)材料制成；殼體內(nèi)具有一腔室空間，所述衍射臺(tái)固定安裝在該 腔室空間內(nèi)；殼體上還具有與腔室空間相通的一個(gè)光線入射通道和兩個(gè)光線出射通道，其 中，光線入射通道與第一光線出射通道的通道軸線在水平方向上且相互垂直，第二光線出 射通道的通道軸線在堅(jiān)直方向上，且光線入射通道、第一光線出射通道和第二光線出射通 道的通道軸線的延長(zhǎng)線能夠交匯于一點(diǎn)；所述光線入射通道的入射口處密封地安裝有能夠 透射X射線且屈光度為零的透鏡擋片，用于檢測(cè)水平方向衍射光的X射線探測(cè)器密封地安 裝在殼體上第一光線出射通道的出射口處，用于檢測(cè)堅(jiān)直方向衍射光的X射線探測(cè)器密封 地安裝在殼體上第二光線出射通道的出射口處，使得殼體內(nèi)的腔室空間被封閉為一個(gè)密閉 空間，且所述腔室空間為真空； 所述衍射臺(tái)具有兩個(gè)衍射工作面；其中，第一衍射工作面位于光線入射通道的正投影 覆蓋區(qū)域與第一光線出射通道的正投影覆蓋區(qū)域的交匯處，且第一衍射工作面分別與光線 入射通道和第一光線出射通道的通道軸線呈45° ±r角度；第二衍射工作面位于光線入 射通道的正投影覆蓋區(qū)域與第二光線出射通道的正投影覆蓋區(qū)域的交匯處，且第二衍射工 作面分別與光線入射通道和第二光線出射通道的通道軸線呈45° ±r角度；所述第一衍 射工作面和第二衍射工作面上均固定安裝有從衍射工作面向內(nèi)凹陷且凹陷面呈球冠狀的 晶體薄片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體采用不銹 鋼、錯(cuò)或者錯(cuò)合金制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體內(nèi)腔室空間 為壓強(qiáng)在1〇_2帕以下的真空。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體上光線入射 通道的入射口處密封安裝的透鏡擋片為貼有鈹膜的玻璃板擋片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述晶體薄片的材質(zhì) 為云母、硅或石英。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線偏振度的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括偏振度計(jì)算 機(jī)；所述偏振度計(jì)算機(jī)的兩個(gè)數(shù)據(jù)采集端分別與兩臺(tái)X射線探測(cè)器的X射線光譜強(qiáng)度探測(cè) 信號(hào)輸出端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信連接。
7. -種X射線偏振度的檢測(cè)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1所述的X射線偏振度 的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，具體包括如下步驟： 1) 將所述檢測(cè)系統(tǒng)置于X射線輻射場(chǎng)中，將檢測(cè)系統(tǒng)的光線入射通道水平地正對(duì)X射 線發(fā)射源后固定檢測(cè)系統(tǒng)的所在位置，并啟動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的兩臺(tái)X射線探測(cè)器； 2)X射線發(fā)射源輻射的X射線由檢測(cè)系統(tǒng)的光線入射通道正射入檢測(cè)系統(tǒng)殼體的腔室 空間內(nèi)，從而輻射在衍射臺(tái)兩個(gè)衍射工作面的晶體薄片上，并在兩個(gè)衍射工作面的晶體薄 片滿足布拉格衍射條件的位置發(fā)生X射線衍射；其中，由第一衍射工作面的晶體薄片所衍 射的X射線偏振光譜被反射至水平方向的第一光線出射通道，由第二衍射工作面的晶體薄 片所衍射的X射線偏振光譜被反射至堅(jiān)直方向的第二光線出射通道； 3) 由安裝在第一光線出射通道的出射口處的X射線探測(cè)器通過(guò)其探測(cè)頭對(duì)衍射至水 平方向的X射線偏振光譜進(jìn)行探測(cè)，得出水平方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度厶；由安裝在第二 光線出射通道的出射口處的X射線探測(cè)器通過(guò)其探測(cè)頭對(duì)衍射至堅(jiān)直方向的X射線偏振光 譜進(jìn)行探測(cè)，得出堅(jiān)直方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度乃； 4)待兩個(gè)X射線探測(cè)器對(duì)水平方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度厶和堅(jiān)直方向的X射線偏 振光譜強(qiáng)度乃檢測(cè)完成后，分別讀取水平方向的X射線偏振光譜強(qiáng)度厶和直方向的X射線 偏振光譜強(qiáng)度乃的值，按如下公式計(jì)算得到X射線的偏振度產(chǎn)：
【文檔編號(hào)】G01T1/36GK104267423SQ201410544099
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】施軍, 肖沙里, 彭帝永, 劉峰, 郭永超 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)