本發(fā)明屬于光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

X射線分幅相機(jī)可以提供二維空間、時(shí)間寬度幾納秒的多幅等離子體發(fā)光區(qū)圖像，因而成為激光慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)等研究中最重要的診斷工具之一。在激光聚變點(diǎn)火攻關(guān)的道路上，隨著激光能量的提高和打靶裝置的升級(jí)，聚變點(diǎn)火論證實(shí)驗(yàn)對(duì)診斷精密化的要求越來越高。曝光時(shí)間作為X射線分幅相機(jī)最重要的性能指標(biāo)，其測(cè)量與標(biāo)定成為診斷精密化的重要內(nèi)容。

近年來，X射線分幅相機(jī)發(fā)展迅速，其時(shí)間分辨從原來的100ps左右提升到30ps甚至5ps。從前，X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量一般采用短脈沖紫外激光大光斑均勻照射X 射線分幅相機(jī)微帶線陰極，采集動(dòng)態(tài)選通圖像后，根據(jù)增益曲線的半高寬讀取曝光時(shí)間。當(dāng)X 射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間為100ps左右、觸發(fā)信號(hào)晃動(dòng)為50ps以內(nèi)，這種方法是可行的。由于當(dāng)前X 射線分幅相機(jī)的選通脈沖電源的電路原理決定其觸發(fā)晃動(dòng)無法優(yōu)于50ps。而對(duì)于曝光時(shí)間低于50ps甚至達(dá)5ps的X 射線分幅相機(jī)，若觸發(fā)信號(hào)晃動(dòng)大于30ps，則當(dāng)激光照射在X 射線分幅相機(jī)的微帶線陰極上時(shí)，選通脈沖可能還未到達(dá)或者已經(jīng)通過，故該測(cè)量方法采到動(dòng)態(tài)選通圖像的成功率極低，只能靠多次嘗試碰運(yùn)氣。通常，這種方法只能測(cè)量曝光時(shí)間大于50ps的X射線分幅相機(jī)，且測(cè)量效率極低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置。

本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置，其特點(diǎn)是，包括沿光路方向順序排列的激光器、光束分割延遲器、標(biāo)準(zhǔn)具和真空腔體；所述的激光器輸出的激光束照射到光束分割延遲器上，被光束分割延遲器分割為等空間間距、等時(shí)間間隔的序列子光束Ⅰ；序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)具后序列子光束Ⅰ轉(zhuǎn)化成一系列與標(biāo)準(zhǔn)具的光程差相同、光強(qiáng)逐漸減弱的序列子光束Ⅱ，序列子光束Ⅱ透過真空腔體前端面的玻璃窗口，進(jìn)入真空腔體，照射到X射線分幅相機(jī)的微帶線陰極上；所述的真空腔體的后端面與X射線分幅相機(jī)的前端面通過帶密封圈的真空密封面密封連接；

所述的激光器輸出的激光束的波長(zhǎng)為X射線分幅相機(jī)的響應(yīng)波長(zhǎng)，激光束的脈寬小于等于X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的1/10，激光束的光斑直徑大于等于X射線分幅相機(jī)5的微帶線陰極的寬度；

所述的標(biāo)準(zhǔn)具的光程差大于等于X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的2倍；

所述的序列子光束Ⅰ的子光束的強(qiáng)度一致，序列子光束Ⅰ的子光束的寬度小于等于X射線分幅相機(jī)的微帶線陰極寬度的1/12；所述的序列子光束Ⅰ的相鄰子光束的空間距離小于X射線分幅相機(jī)微帶線陰極寬度的1/7，相鄰子光束的時(shí)間間隔小于等于X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的1/2。

所述的光束分割延遲器為透射式光學(xué)組件。所述的透射式光學(xué)組件的光學(xué)元件的形狀為長(zhǎng)方體或柱體。所述的透射式光學(xué)組件為透射式光學(xué)元件逐層疊加，迎光面為等光程差的階梯型，每個(gè)光學(xué)元件的迎光面涂覆透過率相同的透射膜。

所述的光束分割延遲器為反射式光學(xué)組件。所述的反射式光學(xué)組件的光學(xué)元件的迎光面為平面、柱面或球面。所述的反射式光學(xué)組件為反射式光學(xué)元件逐層疊加，迎光面為傾斜放置的等光程差的階梯型，每個(gè)光學(xué)元件的迎光面涂覆反射率相同的反射膜。

本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置具有體積小，效率高，測(cè)量結(jié)果直觀易見的優(yōu)點(diǎn)，能精密標(biāo)定曝光時(shí)間小于10ps的X射線分幅相機(jī)，為X射線分幅相機(jī)的診斷測(cè)試數(shù)據(jù)的處理和理論程序的校驗(yàn)提供依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖（透射式）；

圖2為本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置中的光束分割延遲器結(jié)構(gòu)示意圖（透射式階梯型）；

圖3為本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置中序列子光束I正入射到標(biāo)準(zhǔn)具后轉(zhuǎn)化為序列子光束Ⅱ的示意圖；

圖4為本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置中序列子光束Ⅱ沿X射線分幅相機(jī)微帶線陰極的排列方式示意圖；

圖5為本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖（反射式）；

圖6為本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置中的光束分割延遲器結(jié)構(gòu)示意圖（反射式階梯型）；

圖中，1.激光器 2.光束分割延遲器 3. 標(biāo)準(zhǔn)具 4.真空腔體 5.X射線分幅相機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置，包括沿光路方向順序排列的激光器1、光束分割延遲器2、標(biāo)準(zhǔn)具3和真空腔體4；所述激光器1輸出的激光束照射到光束分割延遲器2上，被光束分割延遲器2分割為等空間間距、等時(shí)間間隔的序列子光束Ⅰ；序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具3，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)具3后序列子光束Ⅰ轉(zhuǎn)化成一系列與標(biāo)準(zhǔn)具3的光程差相同、光強(qiáng)逐漸減弱的序列子光束Ⅱ，序列子光束Ⅱ透過真空腔體4前端面的玻璃窗口，進(jìn)入真空腔體4，并照射到X射線分幅相機(jī)5的微帶線陰極上；所述真空腔體4的后端面與X射線分幅相機(jī)5的前端面通過帶密封圈的真空密封面密封連接。

所述的激光器1輸出的激光束的波長(zhǎng)為248nm、脈寬為500fs，光斑直徑為10mm。

如圖2所示，所述的光束分割延遲器2為透射式光學(xué)組件，由長(zhǎng)方體的透射式光學(xué)元件逐層疊加，迎光面為等光程差的階梯型，每個(gè)光學(xué)元件的迎光面涂覆透過率相同的透射膜。

激光器1產(chǎn)生的激光束照射到光束分割延遲器2的迎光面。光束分割延遲器2將激光束分割為強(qiáng)度一致、單束寬度小于等于X射線分幅相機(jī)微帶線陰極寬度的1/12、相鄰子光束的空間距離小于等于X射線分幅相機(jī)微帶線陰極寬度的1/7的序列子光束Ⅰ。如圖3所示，序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具3后，得到一系列與標(biāo)準(zhǔn)具3的光程差相同、光強(qiáng)逐漸減弱的序列子光束Ⅱ，然后進(jìn)入真空腔體4，從而在X射線分幅相機(jī)5的微帶線陰極上形成如圖4所示的等空間間距、等時(shí)間間隔、等強(qiáng)度的序列延遲光斑。根據(jù)X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源固有延遲時(shí)間與光路延遲時(shí)間的差值，設(shè)置X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源的觸發(fā)延遲時(shí)間，則在選通脈沖沿微帶線陰極傳輸?shù)倪^程中，X 射線分幅相機(jī)總能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具3出射的某個(gè)序列子光束Ⅱ進(jìn)行動(dòng)態(tài)選通成像并記錄，通過被記錄光斑數(shù)目、光斑時(shí)間間隔以及光斑成像的強(qiáng)弱分布，得到X射線分幅相機(jī)5的曝光時(shí)間。

設(shè)計(jì)光束分割延遲器2的透射式光學(xué)元件的光程差，使序列子光束Ⅰ的單束寬度為0.5mm，相鄰子光束的空間距離為0.8mm，相鄰子光束的時(shí)間間隔為2.5ps。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具3的光程差為20ps。時(shí)間間隔2.5ps的序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具3后，將從標(biāo)準(zhǔn)具3出射多組被依次延遲20ps的序列子光束Ⅱ，每組序列子光束Ⅱ內(nèi)的相鄰子光束的時(shí)間間隔保持2.5ps不變。序列子光束Ⅱ沿X射線分幅相機(jī)5的寬度為6mm的微帶線陰極橫向排列，計(jì)算X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源固有延遲時(shí)間及光路延遲時(shí)間的差值，設(shè)置X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源的觸發(fā)延遲時(shí)間，則X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖總是能與某一組序列子光束Ⅱ同步到達(dá)微帶線陰極，從而被X射線分幅相機(jī)5選通成像后得到7個(gè)時(shí)間間隔2.5ps的曝光點(diǎn)，根據(jù)7個(gè)曝光點(diǎn)的最大強(qiáng)度擬合得到曝光曲線，曝光曲線的半高寬即為曝光時(shí)間，故X射線分幅相機(jī)5的曝光時(shí)間為5ps。被曝光的光斑數(shù)目越多、光束時(shí)間間隔越小，則測(cè)量精度越高。由于被光束分割延遲器2分割后的序列子光束的時(shí)間間隔是相等的，根據(jù)曝光點(diǎn)的強(qiáng)弱可直接讀取曝光時(shí)間約為2.5ps×2=5ps。直接讀取方式存在一定的誤差。

光束分割延遲器2的透射式光學(xué)元件的長(zhǎng)方體可替換為柱體。

實(shí)施例2

如圖5所示，本發(fā)明的X射線分幅相機(jī)曝光時(shí)間的測(cè)量裝置，包括沿光路方向順序排列的激光器1、光束分割延遲器2、標(biāo)準(zhǔn)具3和真空腔體4；所述激光器1輸出的激光束照射到光束分割延遲器2上，被光束分割延遲器2分割為等空間間距、等時(shí)間間隔的序列子光束Ⅰ；序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具3，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)具3后序列子光束Ⅰ轉(zhuǎn)化成一系列與標(biāo)準(zhǔn)具3的光程差相同、光強(qiáng)逐漸減弱的序列子光束Ⅱ，序列子光束Ⅱ透過真空腔體4前端面的玻璃窗口，進(jìn)入真空腔體4，并照射到X射線分幅相機(jī)5的微帶線陰極上；所述真空腔體4的后端面與X射線分幅相機(jī)5的前端面通過帶密封圈的真空密封面密封連接。

所述的激光器1輸出的激光束的波長(zhǎng)為248nm、脈寬為500fs，光斑直徑為10mm。

如圖6所示，所述的光束分割延遲器2為反射式光學(xué)組件，由迎光面為平面的光學(xué)元件逐層疊加，迎光面為等光程差的階梯型，每個(gè)光學(xué)元件的迎光面涂覆反射率相同的反射膜。

激光器1產(chǎn)生的激光束照射到光束分割延遲器2的迎光面。光束分割延遲器2將激光束分割為強(qiáng)度一致、單束寬度小于等于X射線分幅相機(jī)微帶線陰極寬度的1/12、相鄰子光束的空間距離小于等于X射線分幅相機(jī)微帶線陰極寬度的1/7的序列子光束Ⅰ。如圖3所示，序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具3后，得到一系列與標(biāo)準(zhǔn)具3的光程差相同、光強(qiáng)逐漸減弱的序列子光束Ⅱ，然后進(jìn)入真空腔體4，從而在X射線分幅相機(jī)5的微帶線陰極上形成如圖4所示的等空間間距、等時(shí)間間隔、等強(qiáng)度的序列延遲光斑。根據(jù)X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源固有延遲時(shí)間與光路延遲時(shí)間的差值，設(shè)置X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源的觸發(fā)延遲時(shí)間，則在選通脈沖沿微帶線陰極傳輸?shù)倪^程中，X 射線分幅相機(jī)總能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具3出射的某個(gè)序列子光束Ⅱ進(jìn)行動(dòng)態(tài)選通成像并記錄，通過被記錄光斑數(shù)目、光斑時(shí)間間隔以及光斑成像的強(qiáng)弱分布，得到X射線分幅相機(jī)5的曝光時(shí)間。

設(shè)計(jì)光束分割延遲器2的反射式光學(xué)元件的光程差，使序列子光束Ⅰ的單束寬度為0.5mm，相鄰子光束的空間距離為0.8mm，相鄰子光束的時(shí)間間隔為2.5ps。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具3的光程差為20ps。時(shí)間間隔2.5ps的序列子光束Ⅰ正入射到標(biāo)準(zhǔn)具3后，將從標(biāo)準(zhǔn)具3出射多組被依次延遲20ps的序列子光束Ⅱ，每組序列子光束Ⅱ內(nèi)的相鄰子光束的時(shí)間間隔保持2.5ps不變。序列子光束Ⅱ沿X射線分幅相機(jī)5的寬度為6mm的微帶線陰極橫向排列，計(jì)算X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源固有延遲時(shí)間及光路延遲時(shí)間的差值，設(shè)置X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖電源的觸發(fā)延遲時(shí)間，則X射線分幅相機(jī)5的選通脈沖總是能與某一組序列子光束Ⅱ同步到達(dá)微帶線陰極，從而被X射線分幅相機(jī)5選通成像后得到7個(gè)時(shí)間間隔2.5ps的曝光點(diǎn)，根據(jù)7個(gè)曝光點(diǎn)的最大強(qiáng)度擬合得到曝光曲線，曝光曲線的半高寬即為曝光時(shí)間，故X射線分幅相機(jī)5的曝光時(shí)間為5ps。被曝光的光斑數(shù)目越多、光束時(shí)間間隔越小，則測(cè)量精度越高。由于被光束分割延遲器2分割后的序列子光束的時(shí)間間隔是相等的，根據(jù)曝光點(diǎn)的強(qiáng)弱可直接讀取曝光時(shí)間約為2.5ps×2=5ps。直接讀取方式存在一定的誤差。

光束分割延遲器2的反射式光學(xué)元件的迎光面可由平面替換為有聚焦效果的柱面或者球面。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。