一種x射線偏振度的檢測系統及檢測方法
【專利摘要】本發明提供了一種X射線偏振度的檢測系統及檢測方法；該檢測系統借助晶體衍射X射線產生X射線偏振光譜的原理，在衍射臺上晶體薄片采用的晶體材質針對于被檢測的X射線波長滿足布拉格衍射條件的情況下，從光線入射通道入射的X射線輻射在衍射臺兩個衍射工作面的晶體薄片上時，總能夠得到X射線在兩個相互垂直的不同方向上的偏振光譜，結構巧妙、易于生產，解決了現有技術中X射線偏振度檢測產品缺失的問題；該檢測方法直接借助檢測系統中兩臺X射線探測器探測兩個方向的X射線偏振光譜強度來進行X射線偏振度的檢測，操作簡單，適用于任意場合中對X射線的偏振度進行檢測，應用范圍廣泛。
【專利說明】一種X射線偏振度的檢測系統及檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及X射線檢測【技術領域】，尤其涉及一種X射線偏振度的檢測系統，以及采 用該檢測系統進行X射線偏振度的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 在高溫等離子體中，由于極高的溫度、壓強以及極其復雜的電磁場產生各種復雜 的磁流體運動，并產生各種形式的輻射，而且等離子體各成分間經歷著十分復雜的粒子和 能量輸運過程以及各種相互作用過程，要真實認識高溫等離子體的內部狀態與變化過程， 就必須通過一定的實驗手段對等離子體中的電子溫度、密度、電離分布、電流和電磁場的時 空分布以及輸運、波動和不穩定性等狀態參量進行實驗測量，即等離子體診斷。
[0003] 目前對高溫等離子體的診斷主要依靠對由等離子體輻射的X射線的分析完成。因 為X射線能譜可以提供關于等離子體的電子密度、溫度、等離子體運動、電荷分布和離子輸 運參量等重要信息。
[0004] 高溫等離子體X射線偏振光譜能提供關于等離子體各向異性的信息，它可以用來 準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境的相關性， 具有重要的研究價值。目前檢測等離子體電子溫度、密度的一種重要方法是利用類He譜線 的強度比，不過并沒有考慮到X射線偏振對檢測結果的影響，因為偏振度的影響，在不同方 向檢測得到類He譜線強度比不一致，這樣必然會影響到檢測的精確性。另外X射線偏振光 譜學能夠用于研究物質原子光譜精細結構，對研究物質微觀狀態具有極其重要的作用。因 此，對X射線偏振度的檢測具有重要應用價值和意義。
[0005] 如果能夠提供一種X射線偏振度的檢測裝置和方法，便可為高溫等離子體診斷提 供一種必要的檢測手段，能夠在探測等離子體內部狀態的研究中發揮重要作用。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種結構簡單的X射線偏振度的 檢測系統，用以獲得X射線在兩個相互垂直的不同方向上的偏振光譜強度，為X射線偏振度 的檢測提供了設備基礎，用以解決現有技術中X射線偏振度檢測產品缺失的問題，為更準 確地實現高溫等離子體診斷提供技術基礎。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案： 一種X射線偏振度的檢測系統，包括殼體、衍射臺，以及分別用于檢測水平方向衍射光 和堅直方向衍射光的兩臺X射線探測器； 所述殼體采用剛性硬質材料制成；殼體內具有一腔室空間，所述衍射臺固定安裝在該 腔室空間內；殼體上還具有與腔室空間相通的一個光線入射通道和兩個光線出射通道，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線能夠交匯于一點；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，用于檢測水平方向衍射光的X射線探測器密封地安 裝在殼體上第一光線出射通道的出射口處，用于檢測堅直方向衍射光的X射線探測器密封 地安裝在殼體上第二光線出射通道的出射口處，使得殼體內的腔室空間被封閉為一個密閉 空間，且所述腔室空間為真空； 所述衍射臺具有兩個衍射工作面；其中，第一衍射工作面位于光線入射通道的正投影 覆蓋區域與第一光線出射通道的正投影覆蓋區域的交匯處，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域與第二光線出射通道的正投影覆蓋區域的交匯處，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射線偏振度的檢測系統中，作為一種優選實施方案，所述殼體采用不銹 鋼、錯或者錯合金制成。
[0009] 上述的X射線偏振度的檢測系統中，作為一種優選實施方案，所述殼體內腔室空 間為壓強在1〇_2帕以下的真空。
[0010] 上述的X射線偏振度的檢測系統中，作為一種優選實施方案，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射線偏振度的檢測系統中，作為可選擇的實施方案，所述晶體薄片的材 質為云母、硅或石英。
[0012] 上述的X射線偏振度的檢測系統中，作為進一步改進方案，還包括偏振度計算機； 所述偏振度計算機的兩個數據采集端分別與兩臺X射線探測器的X射線光譜強度探測信號 輸出端進行數據通信連接。
[0013] 在上述X射線偏振度的檢測系統的基礎上，本發明該提供了其X射線偏振度的檢 測方法；為此，本發明采用了如下的技術方案： 一種X射線偏振度的檢測方法，采用上述的X射線偏振度的檢測系統進行檢測，具體包 括如下步驟： 1) 將所述檢測系統置于X射線輻射場中，將檢測系統的光線入射通道水平地正對X射 線發射源后固定檢測系統的所在位置，并啟動檢測系統的兩臺X射線探測器； 2) x射線發射源輻射的X射線由檢測系統的光線入射通道正射入檢測系統殼體的腔室 空間內，從而輻射在衍射臺兩個衍射工作面的晶體薄片上，并在兩個衍射工作面的晶體薄 片滿足布拉格衍射條件的位置發生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射線探測器通過其探測頭對衍射至水 平方向的X射線偏振光譜進行探測，得出水平方向的X射線偏振光譜強度厶；由安裝在第二 光線出射通道的出射口處的X射線探測器通過其探測頭對衍射至堅直方向的X射線偏振光 譜進行探測，得出堅直方向的X射線偏振光譜強度乃； 4) 待兩個X射線探測器對水平方向的X射線偏振光譜強度厶和堅直方向的X射線偏 振光譜強度乃檢測完成后，分別讀取水平方向的X射線偏振光譜強度厶和直方向的X射線 偏振光譜強度乃的值，按如下公式計算得到X射線的偏振度產：
【權利要求】
1. 一種X射線偏振度的檢測系統，其特征在于，包括殼體、衍射臺，以及分別用于檢測 水平方向衍射光和堅直方向衍射光的兩臺X射線探測器； 所述殼體采用剛性硬質材料制成；殼體內具有一腔室空間，所述衍射臺固定安裝在該 腔室空間內；殼體上還具有與腔室空間相通的一個光線入射通道和兩個光線出射通道，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線能夠交匯于一點；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，用于檢測水平方向衍射光的X射線探測器密封地安 裝在殼體上第一光線出射通道的出射口處，用于檢測堅直方向衍射光的X射線探測器密封 地安裝在殼體上第二光線出射通道的出射口處，使得殼體內的腔室空間被封閉為一個密閉 空間，且所述腔室空間為真空； 所述衍射臺具有兩個衍射工作面；其中，第一衍射工作面位于光線入射通道的正投影 覆蓋區域與第一光線出射通道的正投影覆蓋區域的交匯處，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域與第二光線出射通道的正投影覆蓋區域的交匯處，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凹陷且凹陷面呈球冠狀的 晶體薄片。
2. 根據權利要求1所述的X射線偏振度的檢測系統，其特征在于，所述殼體采用不銹 鋼、錯或者錯合金制成。
3. 根據權利要求1所述的X射線偏振度的檢測系統，其特征在于，所述殼體內腔室空間 為壓強在1〇_2帕以下的真空。
4. 根據權利要求1所述的X射線偏振度的檢測系統，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. 根據權利要求1所述的X射線偏振度的檢測系統，其特征在于，所述晶體薄片的材質 為云母、硅或石英。
6. 根據權利要求1所述的X射線偏振度的檢測系統，其特征在于，還包括偏振度計算 機；所述偏振度計算機的兩個數據采集端分別與兩臺X射線探測器的X射線光譜強度探測 信號輸出端進行數據通信連接。
7. -種X射線偏振度的檢測方法，其特征在于，采用如權利要求1所述的X射線偏振度 的檢測系統進行檢測，具體包括如下步驟： 1) 將所述檢測系統置于X射線輻射場中，將檢測系統的光線入射通道水平地正對X射 線發射源后固定檢測系統的所在位置，并啟動檢測系統的兩臺X射線探測器； 2)X射線發射源輻射的X射線由檢測系統的光線入射通道正射入檢測系統殼體的腔室 空間內，從而輻射在衍射臺兩個衍射工作面的晶體薄片上，并在兩個衍射工作面的晶體薄 片滿足布拉格衍射條件的位置發生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射線探測器通過其探測頭對衍射至水 平方向的X射線偏振光譜進行探測，得出水平方向的X射線偏振光譜強度厶；由安裝在第二 光線出射通道的出射口處的X射線探測器通過其探測頭對衍射至堅直方向的X射線偏振光 譜進行探測，得出堅直方向的X射線偏振光譜強度乃； 4)待兩個X射線探測器對水平方向的X射線偏振光譜強度厶和堅直方向的X射線偏 振光譜強度乃檢測完成后，分別讀取水平方向的X射線偏振光譜強度厶和直方向的X射線 偏振光譜強度乃的值，按如下公式計算得到X射線的偏振度產：
【文檔編號】G01T1/36GK104267423SQ201410544099
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】施軍, 肖沙里, 彭帝永, 劉峰, 郭永超 申請人:重慶大學