一种x射线偏振度的检测系统及检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种X射线偏振度的检测系统及检测方法；该检测系统借助晶体衍射X射线产生X射线偏振光谱的原理，在衍射台上晶体薄片采用的晶体材质针对于被检测的X射线波长满足布拉格衍射条件的情况下，从光线入射通道入射的X射线辐射在衍射台两个衍射工作面的晶体薄片上时，总能够得到X射线在两个相互垂直的不同方向上的偏振光谱，结构巧妙、易于生产，解决了现有技术中X射线偏振度检测产品缺失的问题；该检测方法直接借助检测系统中两台X射线探测器探测两个方向的X射线偏振光谱强度来进行X射线偏振度的检测，操作简单，适用于任意场合中对X射线的偏振度进行检测，应用范围广泛。
【专利说明】一种X射线偏振度的检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及X射线检测【技术领域】，尤其涉及一种X射线偏振度的检测系统，以及采 用该检测系统进行X射线偏振度的检测方法。
【背景技术】
[0002] 在高温等离子体中，由于极高的温度、压强以及极其复杂的电磁场产生各种复杂 的磁流体运动，并产生各种形式的辐射，而且等离子体各成分间经历着十分复杂的粒子和 能量输运过程以及各种相互作用过程，要真实认识高温等离子体的内部状态与变化过程， 就必须通过一定的实验手段对等离子体中的电子温度、密度、电离分布、电流和电磁场的时 空分布以及输运、波动和不稳定性等状态参量进行实验测量，即等离子体诊断。
[0003] 目前对高温等离子体的诊断主要依靠对由等离子体辐射的X射线的分析完成。因 为X射线能谱可以提供关于等离子体的电子密度、温度、等离子体运动、电荷分布和离子输 运参量等重要信息。
[0004] 高温等离子体X射线偏振光谱能提供关于等离子体各向异性的信息，它可以用来 准确诊断等离子体电子温度及密度，研究X射线偏振度与等离子体参量及环境的相关性， 具有重要的研究价值。目前检测等离子体电子温度、密度的一种重要方法是利用类He谱线 的强度比，不过并没有考虑到X射线偏振对检测结果的影响，因为偏振度的影响，在不同方 向检测得到类He谱线强度比不一致，这样必然会影响到检测的精确性。另外X射线偏振光 谱学能够用于研究物质原子光谱精细结构，对研究物质微观状态具有极其重要的作用。因 此，对X射线偏振度的检测具有重要应用价值和意义。
[0005] 如果能够提供一种X射线偏振度的检测装置和方法，便可为高温等离子体诊断提 供一种必要的检测手段，能够在探测等离子体内部状态的研究中发挥重要作用。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种结构简单的X射线偏振度的 检测系统，用以获得X射线在两个相互垂直的不同方向上的偏振光谱强度，为X射线偏振度 的检测提供了设备基础，用以解决现有技术中X射线偏振度检测产品缺失的问题，为更准 确地实现高温等离子体诊断提供技术基础。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案： 一种X射线偏振度的检测系统，包括壳体、衍射台，以及分别用于检测水平方向衍射光 和坚直方向衍射光的两台X射线探测器； 所述壳体采用刚性硬质材料制成；壳体内具有一腔室空间，所述衍射台固定安装在该 腔室空间内；壳体上还具有与腔室空间相通的一个光线入射通道和两个光线出射通道，其 中，光线入射通道与第一光线出射通道的通道轴线在水平方向上且相互垂直，第二光线出 射通道的通道轴线在坚直方向上，且光线入射通道、第一光线出射通道和第二光线出射通 道的通道轴线的延长线能够交汇于一点；所述光线入射通道的入射口处密封地安装有能够 透射X射线且屈光度为零的透镜挡片，用于检测水平方向衍射光的X射线探测器密封地安 装在壳体上第一光线出射通道的出射口处，用于检测坚直方向衍射光的X射线探测器密封 地安装在壳体上第二光线出射通道的出射口处，使得壳体内的腔室空间被封闭为一个密闭 空间，且所述腔室空间为真空； 所述衍射台具有两个衍射工作面；其中，第一衍射工作面位于光线入射通道的正投影 覆盖区域与第一光线出射通道的正投影覆盖区域的交汇处，且第一衍射工作面分别与光线 入射通道和第一光线出射通道的通道轴线呈45° ±Γ角度；第二衍射工作面位于光线入 射通道的正投影覆盖区域与第二光线出射通道的正投影覆盖区域的交汇处，且第二衍射工 作面分别与光线入射通道和第二光线出射通道的通道轴线呈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装有从衍射工作面向内凹陷且凹陷面呈球冠状的 晶体薄片。
[0008] 上述的X射线偏振度的检测系统中，作为一种优选实施方案，所述壳体采用不锈 钢、错或者错合金制成。
[0009] 上述的X射线偏振度的检测系统中，作为一种优选实施方案，所述壳体内腔室空 间为压强在1〇_2帕以下的真空。
[0010] 上述的X射线偏振度的检测系统中，作为一种优选实施方案，所述壳体上光线入 射通道的入射口处密封安装的透镜挡片为贴有铍膜的玻璃板挡片。
[0011] 上述的X射线偏振度的检测系统中，作为可选择的实施方案，所述晶体薄片的材 质为云母、硅或石英。
[0012] 上述的X射线偏振度的检测系统中，作为进一步改进方案，还包括偏振度计算机； 所述偏振度计算机的两个数据采集端分别与两台X射线探测器的X射线光谱强度探测信号 输出端进行数据通信连接。
[0013] 在上述X射线偏振度的检测系统的基础上，本发明该提供了其X射线偏振度的检 测方法；为此，本发明采用了如下的技术方案： 一种X射线偏振度的检测方法，采用上述的X射线偏振度的检测系统进行检测，具体包 括如下步骤： 1) 将所述检测系统置于X射线辐射场中，将检测系统的光线入射通道水平地正对X射 线发射源后固定检测系统的所在位置，并启动检测系统的两台X射线探测器； 2) x射线发射源辐射的X射线由检测系统的光线入射通道正射入检测系统壳体的腔室 空间内，从而辐射在衍射台两个衍射工作面的晶体薄片上，并在两个衍射工作面的晶体薄 片满足布拉格衍射条件的位置发生X射线衍射；其中，由第一衍射工作面的晶体薄片所衍 射的X射线偏振光谱被反射至水平方向的第一光线出射通道，由第二衍射工作面的晶体薄 片所衍射的X射线偏振光谱被反射至坚直方向的第二光线出射通道； 3) 由安装在第一光线出射通道的出射口处的X射线探测器通过其探测头对衍射至水 平方向的X射线偏振光谱进行探测，得出水平方向的X射线偏振光谱强度厶；由安装在第二 光线出射通道的出射口处的X射线探测器通过其探测头对衍射至坚直方向的X射线偏振光 谱进行探测，得出坚直方向的X射线偏振光谱强度乃； 4) 待两个X射线探测器对水平方向的X射线偏振光谱强度厶和坚直方向的X射线偏 振光谱强度乃检测完成后，分别读取水平方向的X射线偏振光谱强度厶和直方向的X射线 偏振光谱强度乃的值，按如下公式计算得到X射线的偏振度产：
【权利要求】
1. 一种X射线偏振度的检测系统，其特征在于，包括壳体、衍射台，以及分别用于检测 水平方向衍射光和坚直方向衍射光的两台X射线探测器； 所述壳体采用刚性硬质材料制成；壳体内具有一腔室空间，所述衍射台固定安装在该 腔室空间内；壳体上还具有与腔室空间相通的一个光线入射通道和两个光线出射通道，其 中，光线入射通道与第一光线出射通道的通道轴线在水平方向上且相互垂直，第二光线出 射通道的通道轴线在坚直方向上，且光线入射通道、第一光线出射通道和第二光线出射通 道的通道轴线的延长线能够交汇于一点；所述光线入射通道的入射口处密封地安装有能够 透射X射线且屈光度为零的透镜挡片，用于检测水平方向衍射光的X射线探测器密封地安 装在壳体上第一光线出射通道的出射口处，用于检测坚直方向衍射光的X射线探测器密封 地安装在壳体上第二光线出射通道的出射口处，使得壳体内的腔室空间被封闭为一个密闭 空间，且所述腔室空间为真空； 所述衍射台具有两个衍射工作面；其中，第一衍射工作面位于光线入射通道的正投影 覆盖区域与第一光线出射通道的正投影覆盖区域的交汇处，且第一衍射工作面分别与光线 入射通道和第一光线出射通道的通道轴线呈45° ±r角度；第二衍射工作面位于光线入 射通道的正投影覆盖区域与第二光线出射通道的正投影覆盖区域的交汇处，且第二衍射工 作面分别与光线入射通道和第二光线出射通道的通道轴线呈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装有从衍射工作面向内凹陷且凹陷面呈球冠状的 晶体薄片。
2. 根据权利要求1所述的X射线偏振度的检测系统，其特征在于，所述壳体采用不锈 钢、错或者错合金制成。
3. 根据权利要求1所述的X射线偏振度的检测系统，其特征在于，所述壳体内腔室空间 为压强在1〇_2帕以下的真空。
4. 根据权利要求1所述的X射线偏振度的检测系统，其特征在于，所述壳体上光线入射 通道的入射口处密封安装的透镜挡片为贴有铍膜的玻璃板挡片。
5. 根据权利要求1所述的X射线偏振度的检测系统，其特征在于，所述晶体薄片的材质 为云母、硅或石英。
6. 根据权利要求1所述的X射线偏振度的检测系统，其特征在于，还包括偏振度计算 机；所述偏振度计算机的两个数据采集端分别与两台X射线探测器的X射线光谱强度探测 信号输出端进行数据通信连接。
7. -种X射线偏振度的检测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的X射线偏振度 的检测系统进行检测，具体包括如下步骤： 1) 将所述检测系统置于X射线辐射场中，将检测系统的光线入射通道水平地正对X射 线发射源后固定检测系统的所在位置，并启动检测系统的两台X射线探测器； 2)X射线发射源辐射的X射线由检测系统的光线入射通道正射入检测系统壳体的腔室 空间内，从而辐射在衍射台两个衍射工作面的晶体薄片上，并在两个衍射工作面的晶体薄 片满足布拉格衍射条件的位置发生X射线衍射；其中，由第一衍射工作面的晶体薄片所衍 射的X射线偏振光谱被反射至水平方向的第一光线出射通道，由第二衍射工作面的晶体薄 片所衍射的X射线偏振光谱被反射至坚直方向的第二光线出射通道； 3) 由安装在第一光线出射通道的出射口处的X射线探测器通过其探测头对衍射至水 平方向的X射线偏振光谱进行探测，得出水平方向的X射线偏振光谱强度厶；由安装在第二 光线出射通道的出射口处的X射线探测器通过其探测头对衍射至坚直方向的X射线偏振光 谱进行探测，得出坚直方向的X射线偏振光谱强度乃； 4)待两个X射线探测器对水平方向的X射线偏振光谱强度厶和坚直方向的X射线偏 振光谱强度乃检测完成后，分别读取水平方向的X射线偏振光谱强度厶和直方向的X射线 偏振光谱强度乃的值，按如下公式计算得到X射线的偏振度产：
【文档编号】G01T1/36GK104267423SQ201410544099
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】施军, 肖沙里, 彭帝永, 刘峰, 郭永超 申请人:重庆大学