一種x射線探測系統性能測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于X射線領域，具體涉及一種性能測試方法，特別涉及X射線產生技術、X射線分光技術及X射線衰減技術。
【背景技術】
[0002]X射線在空間中廣泛存在，特別是在天體物理現象活躍爆發時，X射線會大量產生，在天文觀測中常被觀測記錄。在X射線成像方面，1999年發射升空的美國的錢德拉天文臺和2000年發生成功的歐洲牛頓天文臺是目前世界上性能最好的X射線天文望遠鏡，十幾年的工作已幫助人類記錄了大量空間的X射線事件。
[0003]除了成像外，還有一類X射線活動是以X射線光子形態存在的，對這類天文現象的記錄稱為X射線探測。國際已有相關宇航單位開展了空間X射線探測載荷的研制工作，相應的載荷性能測試工作同步開展。
[0004]英國萊徹斯特大學空間中心、荷蘭Cosine Research BV公司、歐空局、法國Photonis SAS公司研制了 MPO器件，該MPO器件安裝在ESA水星成分探測儀器MIXS上，用于聚焦成像。
[0005]其中，萊徹斯特大學等單位報道了 MPO相關測試方法，測試工作在英國萊徹斯特大學實施。測試中采用平行真空管對X射線管產生的X射線進行整型，將發散的X射線光束變為平行X射線光束。其中真空管用于降低X射線在傳輸過程中用的能量損耗。采用X射線管產生的X射線源用針孔進行遮攔，角度2”。測試設備及參數為平行真空管長20m，平行真空管真空度IX 10_6mbar，X射線管光源特征譜1.59keV，光闌尺寸1mm。該測試系統可測試的目標譜段單一，尚無法滿足對不同X射線譜段探測的需求。
[0006]Cosine Research B.V公司、ESA、Photonis SAS公司、馬普所等單位聯合研發的X射線探測系統在柏林同步加速器BESSY II Physikalisch-Technische Bundesanstalt站上進行X射線波段的測試。測試設備中X射線光源經光闌、單色儀晶體后光斑尺寸為50 μπι，經整形處理后的X射線光束由真空管傳輸到儀器室，其中，真空管具有3個抽泵站。同步福射光源距MPO樣件123.6m。發散角0.8arcmin的X射線源經123.6m的真空管后福照至X射線探測系統。測試設備及參數為光斑尺寸:50μπι，束發散角0.Sarcmin，平行真空管長123.6m。該測試系統的長度大，占地面積大，建設與維護成本昂貴。
[0007]北京師范大學采用多毛細管準直器(毛細光陣列)對發散的X射線光束進行準直整型。X射線的傳輸通過曲率半徑不同的光導纖維來完成，即X射線在光導纖維內壁表面產生多次全反射，從光纖的一端傳播到另一端，并隨光纖的彎曲而改變其傳播方向。X射線光導纖維即空心毛細導管，通常是由玻璃材料拉制而成的，大量X光毛細管的合理組合就形成了 X射線透鏡。由于工藝限制，北京師范大學研宄小組的多毛細管準直器準直后的光斑尺寸約5?6mm，發散角小于lOmrad。這種方式只能對小尺度面積的X射線進行準直，對福照面積較大的X射線無法準直，且不具備探測性能。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供了一種X射線探測系統性能測試系統，可以實現多譜段X射線選擇、光譜標定及X射線強度衰減，并滿足空間X射線輻射的特性。
[0009]本發明的技術方案是:一種X射線探測系統性能測試系統，包括輻射源真空腔、待測產品真空腔、X射線傳輸腔、X射線源、X射線光譜標定裝置、X射線分光裝置、X射線衰減裝置、抽真空裝置；
[0010]所述輻射源真空腔內部放置有試驗平臺和去污冷屏，試驗平臺上放置有X射線分光裝置，去污冷屏用于保持工作溫度；輻射源真空腔上開有電接口法蘭、抽真空管路接口法蘭、X射線傳輸腔接口、標定裝置接口 ；輻射源真空腔通過電接口法蘭與外部電源連接，輻射源真空腔通過抽真空管路接口法蘭與抽真空裝置連接；輻射源真空腔通過標定裝置接口與X射線光譜標定裝置相連，X射線光譜標定裝置用于工作時對X射線譜段進行實時監測和標定；
[0011]所述待測產品真空腔內部放置有試驗平臺和去污冷屏，試驗平臺上放置有X射線探測器，去污冷屏用于保持工作溫度；輻射源真空腔上開有電接口法蘭、抽真空管路接口法蘭、X射線傳輸腔接口 ；輻射源真空腔通過電接口法蘭與外部電源連接，輻射源真空腔通過抽真空管路接口法蘭與抽真空裝置連接；
[0012]所述X射線傳輸腔包括6根主管道及2個波紋管調節管道，從左到右的排列順序依次為主管、主管、波紋管調節管道、主管、主管、波紋管調節管道、主管、主管；主管材料為不銹鋼，內壁進行拋光處理；x射線傳輸腔的一端與輻射源真空腔相連，另一端與待測產品真空腔相連；
[0013]測試開始前對輻射源真空腔、待測產品真空腔、X射線傳輸腔進行抽真空處理；測試開始后置于輻射源真空腔內的X射線源產生X射線，經過輻射源真空腔內試驗平臺上的X射線分光裝置提取X射線目標譜段，再經X射線傳輸腔進行長距離傳輸后實現近似平行，最終由待測產品真空腔內試驗平臺上的X射線探測器對X射線進行探測。
[0014]所述X射線傳輸腔總長度為28m。
[0015]所述X射線源為雙陽極X射線管。
[0016]所述X射線光譜標定裝置包含X射線光譜儀和X射線CXD。
[0017]所述X射線分光裝置選取透射式X射線光柵，光柵周期為500nm，面積10 X 0.1mm2，金厚度500nm，占空比0.4?0.6，柵線形狀為矩形，有效面積70%。
[0018]所述X射線衰減裝置選取在聚酰亞胺薄膜上蒸鍍鋁薄膜所形成的復合薄膜。
[0019]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0020]本發明提供了一種X射線探測系統性能測試系統，新穎之處集中體現在可以模擬空間X射線輻射特性，包括X射線輻射劑量水平、X射線輻射平行度。由于X射線波長短，很易被吸收散射，所以對于該譜段光子的準直探測是難題。本發明使用長距離傳輸的方式實現了 X射線的平行準直，符合空間輻射的平行度特性。空間的X射線探測通常都是單光子量級水平的，如何對X射線源產生的強X射線輻射進行衰減，達到單光子水平是另一個難題。本發明使用復合薄膜實現對X射線強度進行控制，并通過精確設計膜層厚度實現不同衰減系數。本發明可以作為該類探測系統的性能測試通用平臺，并可以針對載荷探測譜段的不同進行調整，具有很好的載荷包容性。
【附圖說明】
[0021]圖1本發明測試系統構成圖。
[0022]圖2測試系統示意圖。
[0023]圖3輻射源真空腔示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本發明一種X射線探測系統性能測試系統，包括輻射源真空腔、待測產品真空腔、X射線傳輸腔、X射線源、X射線光譜標定裝置、X射線分光裝置、X射線衰減裝置、抽真空裝置。如圖1所示，