一种新型晶体及紧凑型成像装置

摘要

本发明提供了一种新型晶体及紧凑型成像装置，所述晶体包括晶体水平段和晶体倾斜段，所述晶体水平段和晶体倾斜段相连接，二者分别对两种不同波长的光衍射分光。所述成像装置包括晶体、光源S及记录设备；所述晶体包括水平段和倾斜段，所述水平段和倾斜段分别对光源S发射的两种不同波长的入射光进行衍射，其中不同波长的入射光经过晶体反射后成像在记录设备的不同位置；所述记录设备记录面与晶体水平段上表面所在方向垂直、且布置于靠近晶体倾斜段末端侧的位置。本发明通过对晶体尺寸进行特殊设计以改变入射光轨迹，缩短了不同波长反射X光入射到记录面的相对距离，减少记录设备尺寸、节省诊断成本，具有广阔且重要的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于X射线诊断领域，具体涉及一种新型晶体及紧凑型成像装置。

背景技术

在惯性约束聚变、高能量密度物理、天体物理等相关领域，激光与物质相互作用产生X光线谱发射。X光线谱发射包括电子与离子、电子与电子、离子与离子之间各自相互作用引发的激发、退激发、复合等各种物理过程。通过对等离子体发射、X光泵浦荧光、X光汤姆逊散射等物理过程的高能谱分辨测量，可获得相关线谱波长（能量）与其强度、特征线特性、线谱强度比、线谱展宽、线谱移动等之间的关系，进一步得到等离子体的电子温度、电子密度、离化度、离化分布等物质状态参数。X光线谱衍射诊断是以上相关实验研究中至关重要的环节。

现有的平面晶体X光线谱衍射诊断系统，存在着记录面上相邻特征谱线距离过远的不足，这会导致需要昂贵的较大的记录面，诊断设备研制成本巨大。

发明内容

为了克服现有诊断技术中的不足，本发明提供一种新型晶体及紧凑型成像装置。本发明通过晶体长度、厚度、水平位置、竖直高度、倾角等的特殊设计，改变入射X光轨迹，控制晶体反射X光入射到记录面的位置，实现紧凑型X射线衍射成像。

本发明的技术方案如下：

一种新型晶体，所述晶体包括晶体水平段和晶体倾斜段，所述晶体水平段和晶体倾斜段相连接，二者分别对两种不同波长的光衍射分光。

进一步，所述晶体水平段长度为

进一步，所述晶体倾斜段的倾斜面长度为

本发明同时提供了一种紧凑型成像装置，所述成像装置包括晶体、光源S及记录设备；所述晶体包括晶体水平段和晶体倾斜段，所述晶体水平段和晶体倾斜段分别对光源S发射的两种不同波长的入射光进行衍射，其中不同波长的入射光经过晶体反射后成像在记录设备的不同位置；所述记录设备记录面与晶体水平段上表面所在方向垂直、且布置于靠近晶体倾斜段末端侧的位置。

进一步，其中两种不同波长的入射光经过晶体反射后成像在记录设备的两个不同位置成像点之间的距离为

本发明有益效果是：成像装置无需昂贵的较大的记录面，减小诊断设备研制成本。

附图说明

图1为本发明紧凑型成像装置示意图；

图2为传统的平面晶体衍射示意图（侧向）；

图3为图2中不同波长的光线在记录面上的成像距离关系图；

图4为本发明的新型晶体各尺寸关系图（侧向）；

图5为本发明的新型晶体衍射示意图（侧向）；

图6为图5中不同波长的光线在记录面上的成像距离关系图；

图中，1.晶体；2.光源S；3.记录设备；

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。

如图1-6所示，本发明新型晶体1包括晶体水平段和晶体倾斜段，所述晶体水平段和晶体倾斜段相连接，二者分别对两种不同波长的光衍射分光，晶体水平段对某一特定波长的光进行衍射，晶体倾斜段对另一特定波长的光进行衍射。

进一步，所述的晶体水平段长度（即晶体水平段沿由水平段指向倾斜段方向的尺寸）为

进一步，所述的晶体倾斜段的倾斜面长度（即倾斜段的倾斜面在沿倾斜方向的尺寸）为

本发明同时提供了一种紧凑型成像装置，所述成像装置包括晶体、光源S及记录设备，该晶体采用本发明所述的新型晶体。所述晶体1包括晶体水平段和晶体倾斜段，所述晶体水平段和晶体倾斜段分别对光源S2发射的两种不同波长的入射光进行衍射，其中不同波长的入射光经过晶体1反射后成像在记录设备3的不同位置；所述记录设备3记录面与晶体水平段上表面所在方向垂直、且布置于靠近晶体倾斜段末端侧的位置。光源S发射的两种不同波长的入射光分别在晶体水平段和晶体倾斜段上进行衍射分光，经过晶体反射后成像到记录设备上。本发明通过水平段晶体的长度、宽度、厚度、晶体倾斜段的前端和后端竖直高度、倾角、长度、宽度等的特殊设计，可实现入射X光轨迹的改变，从而控制晶体反射X光入射到记录面的位置，实现紧凑型X射线衍射成像。

进一步，其中两种不同波长的入射光经过晶体1反射后成像在记录设备3的两个不同位置成像点之间的距离为L

本发明紧凑型成像装置中两种不同波长的入射光分别经过晶体水平段、晶体倾斜段反射后成像在记录设备上的两个不同位置的成像点之间的距离L远小于传统平面晶体成像系统中两种不同波长光线的成像点之间的距离。

本发明中，光源S发射不同波长的特征线光谱，分别入射到晶体平面段和晶体倾斜段进行衍射分光，经过晶体反射后成像到记录设备上。不同的特征线光谱成像在记录面不同位置。这里对两种不同波长的入射光经过本发明晶体1反射后成像在记录设备3的两个不同位置的成像点之间的距离L展开推导：

对于本发明新型晶体，光源S发出的波长为

波长为

下面推导B

CE两点之间距离的表达式为：

其中，

则B

得到B

（9）式仅有

OE两点之间的长度有如下关系式：

由（10）式得到：

将（7）式带入（5）式，即可计算得出，本发明两种不同波长的入射光经过晶体1反射后成像在记录设备3上的不同位置成像点之间的距离：

实施例1

本实例情况的紧凑型X射线成像系统在激光打靶实验中取得了成功应用。在本实施例中，光源S为四束激光打击钛平面靶产生的X光源，激光能量为400J×4，焦斑大小500微米，钛平面靶大小为2000×2000微米，厚度为100微米，产生的钛类He和类H线谱分别为4.75keV和4.97keV，对应的线谱波长分别为

对于传统的平面晶体成像系统，如应用到上述实施例，根据图2-3容易得知，传统的平面晶体成像系统中不同成像点之间的距离

可见，在本实施例中，利用了一种新型晶体及紧凑型成像系统，将传统的相邻成像点相距

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。