核聚变靶室及其原位在线检测装置和分析装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核聚变分析控制技术领域，特别涉及一种核聚变靶室及其原位在线检测、分析装置。
【背景技术】
[0002]能源是人类活动的物质基础，能源和环境也是全人类共同关心的问题，因此，如何得到环境友好的能源得到全世界人们的关注。原子核中蕴藏巨大的能量，核聚变与核裂变均伴随着能量的释放，相比于核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源丰富，是理想的能源方式。
[0003]目前，人类已经实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是，可控的核聚变才能被人类长期有效的利用，如何控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出，是本领域技术人员努力研宄的重点难题。
[0004]近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，但本发明的发明人发现在突破关键性技术时，如何原位在线检测分析核聚变靶室内的燃料和等离子体相关信息给核聚变的可控研宄带来了阻碍。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种核聚变靶室及其原位在线检测装置和分析装置，能够高效准确地对核聚变靶室内的样品进行原位分析。
[0006]进一步来讲，该核聚变靶室的原位在线检测装置包括:X射线光源；激发道毛细管X光透镜，其入口焦斑处设置所述X射线光源，用于会聚所述X射线光源发射的X射线并得到用于照射靶室样品的出口焦斑；其中，所述靶室样品位于核聚变靶室中，所述激发道毛细管X光透镜设置于样品分析的激发道；探测道毛细管X光透镜，设置于样品分析的探测道，用于收集会聚带有所述靶室样品特征信息的X射线信号；所述探测道毛细管X光透镜的入口焦斑与所述激发道毛细管X光透镜的出口焦斑重合，形成位于所述核聚变靶室中的共聚焦区；X射线探测器，设置于所述探测道毛细管X光透镜的出口端一侧，用于探测带有所述靶室样品特征信息的X射线信号。
[0007]可选地，在一些实施例中，所述激发道毛细管X光透镜和所述探测道毛细管X光透镜的出口焦斑和入口焦斑的直径范围为0.05-7000微米，透镜长度范围为2-500毫米，入口端直径范围为2-30毫米，出口端直径范围为2-40毫米，适用X射线的能量范围为3-100keVo
[0008]可选地，在一些实施例中，所述激发道毛细管X光透镜的参量选用如下数据:出口焦斑的直径为40微米，透镜长度为5毫米，入口端直径为3毫米，出口端直径为10毫米，适用X射线的能量范围为6-20keV ;相应地，所述探测道毛细管X光透镜的参量选用如下数据:入口焦斑的直径为42微米，透镜长度为4毫米，入口端直径为4毫米，出口端直径为12毫米，适用X射线的能量范围为6-20keV ；
[0009]或者，所述激发道毛细管X光透镜的参量选用如下数据:出口焦斑的直径为1000微米，透镜长度为20毫米，入口端直径为10毫米，出口端直径为30毫米，适用X射线的能量范围为30-50keV ;相应地，所述探测道毛细管X光透镜的参量选用如下数据:入口焦斑的直径为1000微米，透镜长度为40毫米，入口端直径为14毫米，出口端直径为20毫米，适用X射线的能量范围为30-50keV ；
[0010]或者，所述激发道毛细管X光透镜的参量选用如下数据:出口焦斑的直径为2000微米，透镜长度为340毫米，入口端直径为23毫米，出口端直径为25毫米，适用X射线的能量范围为60-90keV ;相应地，所述探测道毛细管X光透镜的参量选用如下数据:出口焦斑的直径为2000微米，透镜长度为400毫米，入口端直径为20毫米，出口端直径为29毫米，适用X射线的能量范围为60-90keV。
[0011 ] 可选地，在一些实施例中，所述激发道毛细管X光透镜和所述探测道毛细管X光透镜在沿各自长度方向上的外形为锥形面段、抛物线型面段或者其它二次曲面段。
[0012]可选地，在一些实施例中，所述激发道毛细管X光透镜和所述探测道毛细管X光透镜为拉丝炉拉制的单毛细管透镜，所述单毛细管透镜为玻璃或金属材质的中空圆形管体，所述单毛细管透镜的中空管内壁上全反射X射线。
[0013]可选地，在一些实施例中，所述X射线探测器为空间分辨探测器，空间分辨范围为1-100微米；或者，所述X射线探测器为能量分辨探测器，能量分辨的范围为100-200eV。
[0014]另外，本发明的实施例还提出一种核聚变靶室的原位在线分析装置，该核聚变靶室的原位在线分析装置包括:前述所述的任意一个核聚变靶室的原位在线检测装置和分析处理装置，分析处理装置与所述X射线探测器连接，用于从所述X射线探测器探测到的信号中提取具有所述靶室样品的指纹特征的X射线信号，并进行三维无损原位在线分析获取所述靶室样品的相关特征信息。
[0015]可选地，在一些实施例中，所述靶室样品为所述核聚变靶室内的燃料；所述靶室样品的相关特征信息包括燃料的成分、结构、密度及形貌。
[0016]可选地，在一些实施例中，所述靶室样品为所述核聚变靶室内的等离子体；所述靶室样品的相关特征信息包括:预加热等离子体的形成过程、等离子体的密度分度、等离子体的温度、等离子体温度随时间变化的相关信息、以及等离子体中重离子杂质的存在情况。
[0017]相对于现有技术，本发明各实施例具有以下优点:
[0018]采用本发明实施例的技术方案后，利用毛细管X光透镜共聚焦技术原位检测、分析核聚变靶室中样品的性质，激发道毛细管X光透镜和探测道毛细管X光透镜具有高功率密度增益，形成位于核聚变靶室中的共聚焦区，可以高效准确地对核聚变靶室内的燃料和等离子体性质进行原位分析。
[0019]本发明实施例还提供了一种核聚变靶室，核聚变靶室设置有前述任一种原位在线分析装置。由于上述任一种原位在线分析装置具有上述技术效果，因此，设有该原位在线分析装置的核聚变靶室也应具备相应的技术效果。
[0020]本发明实施例的更多特点和优势将在之后的【具体实施方式】予以说明。
【附图说明】
[0021]构成本发明实施例一部分的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1为本发明实施例原位在线检测装置的结构示意图；
[0023]图2为本发明实施例中激发道毛细管X光透镜的主体结构示意图；
[0024]图3为本发明实施例中探测道毛细管X光透镜的主体结构示意图；
[0025]图4为本发明实施例中毛细管X光透镜沿垂直于其中心对称轴线的剖面示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]I X射线光源
[0028]2激发道毛细管X光透镜
[0029]3靶室样品
[0030]4核聚变靶室
[0031]5探测道毛细管X光透镜
[0032]6 X射线探测器
[0033]7共聚焦区
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组入口 O
[0036]下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明:
[0037]针对在实现控制核聚变进程中遇到的原位在线检测的技术难题，本发明的发明人就核聚变室的原位在线检测分析进行了大量的研制和应用研宄，制作出一种核聚变靶室的原位在线检测装置，实现对核聚变靶室内的样品进行三维无损原位在线分析。
[0038]实施例一
[0039]参照图1，其为本实施例核聚变靶室的原位在线检测装置，该原位在线检测装置包括:x射线光源1、激发道毛细管X光透镜2、探测道毛细管X光透镜5、及X射线探测器6。
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