一种激光等离子体X射线CT成像装置的制作方法

本实用新型属于激光等离子体诊断领域，尤其涉及一种激光等离子体X射线CT成像装置。

背景技术：

激光等离子体是强激光与材料相互作用时产生的一种物质状态，通过X射线成像可以对激光等离子体内部的电子密度、温度进行测量，为激光等离子体诊断实验提供重要信息。然而现有的激光等离子体成像装置只能获取激光等离子体的单幅图像，不能对激光等离子体密度的空间分布进行测量，无法有效掌握激光等离子体内部的演化信息。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种激光等离子体X射线CT成像装置，能够实现对激光等离子体的三维CT重建。

一种激光等离子体X射线CT成像装置，包括激光靶9、同步信号发生器17、激光器22、分光模块25、处理器、多个X射线相机以及三块以上的金属片，其中，X射线相机的数量与金属片的数量相同，且金属片的数量用N表示；

所述金属片设置在激光靶9的不同方向上，且激光靶9设置在各金属片的法线交点处，同时各金属片与激光靶9的距离相同；

所述X射线相机分别设置在各金属片到激光靶9连线的延长线上；

所述同步信号发生器17用于根据激光器22出射的激光生成N个触发信号，其中，所述触发信号分别用于触发X射线相机开启快门曝光；

所述分光模块25用于将激光器22出射的激光分成N+1个子激光后，N+1个子激光分别辐照到各金属片与激光靶9上；

所述处理器用于根据各X射线相机采集到的金属靶9的等离子体图像获取金属靶9的激光等离子体的三维CT图像。

进一步地，一种激光等离子体X射线CT成像装置，还包括光路模块23；

所述光路模块23用于对N+1个子激光进行光程补偿，使得N+1个子激光辐照到各金属片与激光靶9的时间相同。

进一步地，所述金属片5，6，7为三块，且三块金属片5，6，7相互正交。

进一步地，一种激光等离子体X射线CT成像装置，还包括三个正交的横梁2，3，4，且三块金属片5，6，7分别安装在各横梁上，金属靶9安装在三个横梁2，3，4的交点。

进一步地，一种激光等离子体X射线CT成像装置，还包括用于支撑三个横梁2，3，4的支杆1。

进一步地，一种激光等离子体X射线CT成像装置，还包括金属丝8；

所述金属丝8用于将金属靶9支撑在三个横梁2，3，4的交点上。

有益效果：

1、本实用新型提供一种激光等离子体X射线CT成像装置，利用多个子激光辐照各金属片产生多个X射线辐射源，多个X射线辐射源沿着不同方向对激光靶产生的激光等离子体进行背光照相，实现对激光等离子体的三维CT重建；本实用新型的CT成像装置结构简单，对记录设备的要求降低。

2、本实用新型通过光路模块实现多个子激光的光程补偿，这种基于激光技术同步的方法使得N+1个子激光辐照到各金属片与激光靶的时间相同，从而X射线相机能够获取同一时刻的激光等离子体背光X射线图像，进而实现对激光等离子体的三维CT重建。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种激光等离子体X射线CT成像装置示意图；

图2为本实用新型提供的光路模块和分光模块原理图；

1-支杆、2-第一横梁、3-第二横梁、4-第三横梁、5-第一金属片6-第二金属片、7-第三金属片、8-金属丝、9-激光靶、10-第一X射线相机、11-第二X射线相机、12-第三X射线相机、13-第一子激光、14-第二子激光、15-第三子激光、16-第四子激光、17-同步信号发生器、18-同步信号、19-第一触发信号、20-第二触发信号、21-第三触发信号、22-激光器、23-光路模块、24-激光、25-分光模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

一种激光等离子体X射线CT成像装置，包括激光靶9、同步信号发生器17、激光器22、光路模块23、分光模块25、多个X射线相机以及三块以上的金属片，其中，X射线相机的数量与金属片的数量相同，且金属片的数量用N表示；

所述金属片设置在激光靶9的不同方向上，且激光靶9设置在各金属片的法线交点处，同时各金属片与激光靶9的距离相同；

所述X射线相机分别设置在各金属片到激光靶9连线的延长线上；

所述同步信号发生器17用于根据激光器22出射的激光生成N个触发信号，其中，所述触发信号分别用于触发X射线相机开启快门曝光；

所述分光模块25用于将激光器22出射的激光分成N+1个子激光后，N+1个子激光分别辐照到各金属片与激光靶9上；

所述处理器用于根据各X射线相机采集到的金属靶9的等离子体图像获取金属靶9的激光等离子体的三维CT图像。

进一步地，光路模块23用于对N+1个子激光进行光程补偿，使得N+1个子激光辐照到各金属片与激光靶9的时间相同。

可选地，所述激光靶9为球形结构，金属片为正方形结构。

本实施例的工作原理为：

激光器输出N+1个子激光束的同时，产生一个同步信号18进入到同步信号发生器17，在子激光达到激光靶9之前，同步信号发生器17通过N个触发信号触发各X射线相机，X射线相机触发后开启快门曝光，在子激光辐照结束后关闭快门。在X射线相机的曝光时间段内，子激光束辐照各金属片和金属靶9，就可以记录下激光等离子体多个方向的瞬态X射线图像。

实施例二

下面以N＝3为例，本实施例对一种激光等离子体X射线CT成像装置进行进一步说明。

参见图1，该图为本实施例提供的一种激光等离子体X射线CT成像装置示意图。一种激光等离子体X射线CT成像装置，包括支杆1、第一横梁2、第二横梁3、第三横梁4、第一金属片5、第二金属片6、第三金属片7、金属丝8、第一X射线相机10、第二X射线相机11以及第三X射线相机12、同步信号发生器17、激光器22、光路模块23、分光模块25；

第一横梁2、第二横梁3以及第三横梁4相互正交，且第一金属片5、第二金属片6以及第三金属片7分别安装在各横梁上，金属靶9安装在三个横梁的交点，同时各金属片与激光靶9的距离相同。也就是说，第一金属片5、第二金属片6以及第三金属片7也相互正交。金属丝8用于将金属靶9支撑在三个横梁的交点上。支杆1用于将三个横梁支撑在光学平台上，有利于激光等离子体X射线CT成像实验的进行。

第一X射线相机10设置在第一金属片5到激光靶9连线的延长线上，第二X射线相机11设置在第二金属片6到激光靶9连线的延长线上，第三X射线相机12设置在第三金属片7到激光靶9连线的延长线上。也就是说，第一金属片5的中心、激光靶9中心以及第一X射线相机11的中心同轴；第二金属片6的中心、激光靶9中心以及第二X射线相机10的中心同轴；第三金属片7的中心、激光靶9中心以及第三X射线相机12的中心同轴。

所述同步信号发生器17用于根据激光器22出射的激光，即同步信号18生成3个触发信号，即第一触发信号19、第二触发信号20、第三触发信号21，其中，所述触发信号分别用于触发X射线相机开启快门曝光。

参见图2，该图为本实施例提供的光路模块和分光模块原理图。所述分光模块25用于将激光器22出射的激光分成4个子激光后，即第一子激光13、第二子激光14、第三子激光15、第四子激光16，4个子激光分别辐照到三块金属片与激光靶9上。

进一步地，光路模块23用于对4个子激光进行光程补偿，使得4个子激光辐照到各金属片与激光靶9的时间相同。

本实施例能够在激光等离子体存续期间从若干的方向对其进行多幅瞬态X射线照相，实现对激光等离子体的CT重建。

实施例三

基于以上实施例，本实施例提供一种一种激光等离子体X射线CT成像方法，包括以下步骤：

S1：将三块以上的金属片分别设置在激光靶9的不同方向上，且激光靶9设置在各金属片的法线交点处，每块金属片与激光靶9连线的延长线上设有一个X射线相机，同时各金属片与激光靶9的距离相同，金属片的数量用N表示；

S2：将激光器22出射的激光分成N+1个子激光后，再将N+1个子激光分别辐照到各金属片与激光靶9上，使得金属片产生X射线，激光靶9产生激光等离子体；

S3：根据激光器22出射的激光生成N个触发信号，其中，所述触发信号分别用于触发X射线相机开启快门曝光，且X射线相机开启快门曝光的时刻早于子激光分别辐照到各金属片与激光靶9上的时刻，曝光时间长于激光靶9产生的激光等离子体的持续时间；

S4：采用预设建模算法，根据各X射线相机采集到的金属靶9的等离子体图像获取金属靶9的激光等离子体的三维CT图像。

需要说明的是，所述预设建模算法为代数重建算法、联合代数迭代重建算法或者有序子集期望值最大重建算法。

进一步地，为了使各X射线相机采集到的金属靶9的等离子体图像的放大率相同，本实施例在将激光器22出射的激光分成N+1个子激光后，再对N+1个子激光进行光程补偿，使得N+1个子激光辐照到各金属片与激光靶9的时间相同。

要说明的是，现有控制X射线相机同步的方法，为采用电子学的方法控制X射线相机的快门，但由于通信线缆之间的差异、电路中存在的固有抖动以及X射线相机本身的响应延迟，难以将多个X射线相机的快门的打开时间差异控制在纳秒量级，而激光等离子体通常存续时间极短，仅为数个纳秒时间。因此，采用现有的相机同步方法去控制X射线相机同时打开快门，进而完成激光等离子体的拍摄，往往会错过激光等离子体，或者完成的不是同一瞬态时刻激光等离子体发射的X射线图像。因此，本实施例采用光路模块23对N+1个子激光进行光程补偿，使得各金属片在子激光的辐照下同时生成X射线，与此同时，激光靶9在另一个子激光的辐照下生成激光等离子体，从而能够获取同一瞬态时刻激光等离子体发射的X射线图像，进而采用预设建模算法，获取同一瞬态时刻的激光等离子体的三维CT图像。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。