CN114062406B - 时间分辨多晶x射线衍射靶装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉晶X射线衍射诊断技术领域，公开了一种时间分辨多晶X射线衍射靶装置，包括：背光X射线靶组件，用于在不同时序产生对多晶靶进行瞬态X射线衍射诊断的脉冲X射线；激光驱动加载靶组件，用于模拟多晶靶高速撞击或爆轰过程产生的冲击压缩过程，激光驱动加载靶组件至少设有一衍射孔；X射线屏蔽组件，用于屏蔽未进入衍射孔内的脉冲X射线和进入衍射孔内的脉冲X射线直穿光；X射线成像组件，用于进入衍射孔内的脉冲X射线成像，X射线成像组件设置有一光学成像通路；聚焦瞄准组件，用于通过光学成像通路和衍射孔对多晶靶光学成像。本发明具有时序同步精度高、时间分辨率好的特点，对原子尺度的微观结构变化敏感。

Description

时间分辨多晶X射线衍射靶装置

技术领域

本发明涉及粉晶X射线衍射诊断技术领域，具体是一种时间分辨多晶X射线衍射靶装置。

背景技术

在高速撞击或爆轰过程中一些粉晶材料内部微观原子结构会发生重排，即发生结构相变，从而引起粉晶（金属或陶瓷）材料本身的物理（如强度等力学性质、透明性等光学性质、电导率等电学性质等）和化学性质发生急剧的改变，进一步影响后续冲击或爆轰过程的发展。

如在爆炸力学和装甲防护等领域，确定粉晶相变发生的物理时刻以及该时刻前后粉晶材料的微观相结构特征尤为重要，这就需要诊断粉晶在冲击等极端条件下发生微观结构相变的方法或装置来实现，但目前尚未有较好的技术来实现过程诊断，普遍存在诊断精度低，对结构变化不敏感，需要多次测量，时序同步精度低，时间分辨率差等缺陷。因此，我们急需设计一种实时原位诊断粉晶在冲击等极端条件下发生微观结构相变的技术，来弥补以上缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种时间分辨多晶X射线衍射靶装置，该装置可实现在激光驱动的冲击压缩或后续卸载过程中粉晶材料的时间分辨X射线衍射诊断，通过瞬态X射线衍射谱确定诊断时刻粉晶的微观相结构，并可得到不同延时的粉晶微观相结构。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：时间分辨多晶X射线衍射靶装置，包括：

背光X射线靶组件，用于在不同时序产生对多晶靶进行瞬态X射线衍射诊断的脉冲X射线；

激光驱动加载靶组件，与背光X射线靶组件连接，用于模拟多晶靶高速撞击或爆轰过程产生的冲击压缩过程，所述激光驱动加载靶组件至少设有一衍射孔，衍射孔作为脉冲X射线的光学通路或作为多晶靶的光学成像孔道；

X射线屏蔽组件，与激光驱动加载靶组件连接，用于屏蔽未进入衍射孔内的脉冲X射线和进入衍射孔内的脉冲X射线直穿光；

X射线成像组件，与X射线屏蔽组件连接，用于进入衍射孔内的脉冲X射线成像，所述X射线成像组件设置有一光学成像通路；

及，

聚焦瞄准组件，与X射线成像组件连接并将光学成像通路封闭，用于通过光学成像通路和衍射孔对多晶靶光学成像。

基于以上技术方案，背光X射线靶组件包括背光X射线靶和将背光X射线靶与激光驱动加载靶组件连接的背光X射线靶支架。

基于以上技术方案，所述背光X射线靶由金属箔制成，该金属箔上设置镂空标识物用于标识诊断光瞄靶中心。

基于以上技术方案，所述背光X射线靶支架上设置有错位部，用于错开作用于背光X射线靶上的外部激光光路。

基于以上技术方案，所述激光驱动加载靶组件包括与背光X射线靶组件连接的激光驱动加载靶支架，激光驱动加载靶支架连接有限位支架，限位支架活动连接有定位块，定位块上形成所述衍射孔，所述激光驱动加载靶支架与定位块之间形成与衍射孔连通的所述多晶靶的放置空间，所述激光驱动加载靶支架上还设置有与衍射孔连通的激光入射孔。

基于以上技术方案，所述激光驱动加载靶支架、限位支架和定位块均由钽或钽钨合金类制作。

基于以上技术方案，所述激光入射孔为锥形的方孔，方孔的小口端与所述衍射孔同轴连通。

基于以上技术方案，所述X射线屏蔽组件包括均与激光驱动加载靶组件和X射线成像组件连接的前屏蔽板，前屏蔽板将激光驱动加载靶组件中至少衍射孔所在部分封闭在X射线成像组件内部，所述前屏蔽板还连接有封闭在X射线成像组件内侧的楔形屏蔽块和X射线直穿光屏蔽筒。

基于以上技术方案，所述X射线成像组件包括上层板组件、下层板组件及周侧板组件，上层板组件、下层板组件及周侧板组件相互封闭围合形成带有内腔体和开口的盘状结构，所述开口与X射线屏蔽组件封闭连接将内腔体封闭；

所述上层板组件、下层板组件及周侧板组件均包括从外到内依次设置的盖板、X射线成像板及X射线成像滤片；

所述周侧板组件中部径向贯穿设置有贯穿孔用于作为光学成像通路。

基于以上技术方案，所述周侧板组件的盖板内侧间隔设置有多个卡槽，多个卡槽分别卡接上层板组件、下层板组件及周侧板组件对应的X射线成像板，所述X射线成像滤片分别贴合于对应的X射线成像板内侧。

基于以上技术方案，所述X射线成像滤片包括层叠设置的碳氢聚合物层和金属箔层，碳氢聚合物层和金属箔层均双面抛光。

基于以上技术方案，所述聚焦瞄准组件包括与X射线成像组件连接的光学透镜支架，光学透镜支架上连接有将光学成像通路封闭的光学透镜，光学透镜封闭连接有光纤接口，光纤接口和光学成像通路的中心轴均位于光学透镜的光轴上。

基于以上技术方案，所述聚焦瞄准组件还包括设置于光学透镜支架上的透镜调节机构，所述光学透镜和光纤接口均活动连接于透镜调节机构上；

所述透镜调节机构上设置有与光学透镜的光轴相垂直的X轴微调螺钉和Y轴微调螺钉，X轴微调螺钉和Y轴微调螺钉用于调节光学透镜的横向和纵向位置；

所述述透镜调节机构上还设置有至少三个Z向轴微调螺钉，至少三个Z向轴微调螺钉用于调节光学透镜的指向或与光纤接口端面的距离。

基于以上技术方案，还包括与X射线成像组件内部连通的气路系统，所述气路系统用于X射线成像组件内部抽气或注气。

基于以上技术方案，所述气路系统为与光学成像通路连通的通气弯管。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明具有时序同步精度高、时间分辨率好的特点，对原子尺度的微观结构变化敏感，针对晶格常数或晶面间距的测量精度可以达到0.01纳米，可通过单次测量直接得到X射线衍射谱，不需要通过多次重复测量提升信噪比，大量节约粉晶样品和实验发次，并在不妨碍针对粉晶实施时间分辨X射线衍射诊断的同时，可以兼顾粉晶后界面的激光干涉测速诊断和界面辐射温度诊断。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中去除装置固定支架后的剖面结构示意图；

图3为本发明背光X射线靶支架与背光X射线靶的结构示意图；

图4为本发明激光驱动加载靶及其支架的结构示意图；

图5为图4中A-A截面的结构示意图；

图6为本发明X射线成像组件的局部结构剖视图；

图7为本发明透镜调节机构的局部结构示意图；

附图中附图标记所对应的名称为：1、背光X射线靶组件，2、激光驱动加载靶组件，3、X射线屏蔽组件，4、X射线成像组件，5、聚焦瞄准组件，6、气路系统，7、装置固定支架，8、背光X射线靶支架，9、背光X射线靶，10、激光驱动加载靶支架，11、限位支架，12、衍射孔，13、前屏蔽板，14、楔形屏蔽块，15、X射线直穿光屏蔽筒，16、周侧板组件盖板，17、柱面转平面接口，18、透镜调节机构，19、光纤接口，20、光学透镜，21、光学透镜支架，22、下层板组件盖板，23、卡槽B，24、卡槽C，25、X轴微调螺钉，26、Y轴微调螺钉，27-1、第一Z向轴微调螺钉，27-2、第二Z向轴微调螺钉，27-3、第三Z向轴微调螺钉。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1、图2所示，本实施例提供了一种时间分辨多晶X射线衍射靶装置，包括：背光X射线靶组件1，用于在不同时序产生对多晶靶进行瞬态X射线衍射诊断的脉冲X射线；激光驱动加载靶组件2，与背光X射线靶组件1连接，用于模拟多晶靶高速撞击或爆轰过程产生的冲击压缩过程，所述激光驱动加载靶组件2至少设有一衍射孔12，衍射孔12作为脉冲X射线的光学通路或作为多晶靶的光学成像孔道；X射线屏蔽组件3，与激光驱动加载靶组件2连接，用于屏蔽未进入衍射孔12内的脉冲X射线和进入衍射孔12内的脉冲X射线直穿光；X射线成像组件4，与X射线屏蔽组件3连接，用于进入衍射孔12内的脉冲X射线成像，所述X射线成像组件4设置有一光学成像通路；及聚焦瞄准组件5，与X射线成像组件4连接并将光学成像通路封闭，用于通过光学成像通路和衍射孔12对多晶靶光学成像。

以外部光路系统提供两组时序同步的高功率脉冲激光，一组脉冲激光作为诊断光，一组脉冲激光作为加载光，使用时，加载光通过束匀滑透镜与激光驱动加载靶组件2作用在粉晶靶中产生模拟高速撞击或爆轰过程产生的冲击压缩过程，诊断光通过同步聚焦与背光X射线靶组件1作用产生脉冲X射线，脉冲X射线部分进入到X射线成像组件4内成像，用于在特定延时时刻对粉晶靶进行瞬态X射线衍射诊断，X射线屏蔽组件3屏蔽未进入衍射孔12内的脉冲X射线和进入衍射孔12内的脉冲X射线直穿光，X射线成像组件4将脉冲X射线的X射线衍射谱进行成像，聚焦瞄准组件5则对粉晶靶后表面或界面进行光学成像，用于粉晶后界面的激光干涉测速诊断和界面辐射温度诊断。

作为外部光路系统的一种具体方式，外部光路系统可选用神光II升级装置，将其八路脉冲激光作为诊断光，第九路装置的第九路光脉冲激光作为加载光。使用时，加载光波长为351 nm，脉冲波形在脉宽11 ns以内并可调，激光能量输出1000 J以上；诊断光通过同步聚焦与背光X射线靶组件1作用产生脉冲X射线，用于在特定延时时刻对粉晶靶进行瞬态X射线衍射诊断，诊断光波长为351 nm，脉宽1 ns，每路诊断光能量约800 J，八路诊断光总能量约为6400 J。

需要说明的是，本时间分辨多晶X射线衍射靶装置使用时可置于真空环境中如真空靶室内，减少空气和外部光线影响，并可通过支撑装置如装置固定支架7定位在真空环境内，提供稳定的工作环境。上述的粉晶靶主要由烧蚀层和粉晶样品两部分组成，烧蚀层主要由碳氢类聚合物材料或混有中、高Z元素的碳氢类聚合物材料组成，如聚酰亚胺（PI）或聚对苯二甲酸乙二酯二酯（PET），典型厚度为20微米左右；烧蚀层和粉晶样品之间则可通过瞬干胶或环氧树脂类胶水粘接，粉晶样品的典型厚度为10微米左右。

如图3所示，背光X射线靶组件1主要用于在外部诊断光作用下，在不同时序产生对多晶靶进行瞬态X射线衍射诊断的脉冲X射线。

作为一种可行结构，背光X射线靶组件1包括背光X射线靶9和将背光X射线靶9与激光驱动加载靶组件2连接的背光X射线靶支架8。背光X射线靶支架8将背光X射线靶9连接后整体与激光驱动加载靶组件2连接，外部诊断光打在背光X射线靶9上后产生脉冲X射线。

具体应用时，背光X射线靶9由金属箔制成。金属箔的厚度控制在10微米左右，由于金属箔所采用的金属材料决定了背光X射线靶9在激光打靶时所产生脉冲X射线的光子能量，因此可根据具体情况选用金属箔材质。例如，采用铜箔产生的背光X射线光子主要来自铜类氦离子从激发态向基态跃迁产生的特征X射线，能量约为8.4 keV；如采用铁箔产生的背光X射线光子主要来自铁类氦离子从激发态向基态跃迁产生的特征X射线，能量约为6.7keV，因此，可根据脉冲X射线需要的光子能量选用具体材质的金属箔，以适用不同的脉冲X射线需求，提高脉冲X射线实用性。

为了保证背光X射线靶9在激光打靶时诊断光的准确度，金属箔上镂空雕刻标识物用于标识诊断光瞄靶中心，从而可以通过标识的诊断光瞄靶中心确定诊断光打靶位置。进一步的，镂空雕刻标识物为四个间隔设置的镂空正三角形，四个镂空正三角形呈镜像均匀分布，四个镂空正三角形的中间位置即可作为诊断光瞄靶中心位置，用于诊断光定位。

背光X射线靶支架8作为背光X射线靶9的支撑件，其可采用聚合物材料如塑料、橡胶、纤维等制成，背光X射线靶支架8在靠近激光瞄靶中心的区域还设置有错位部，用于错开作用于背光X射线靶9上的外部激光光路，确保来自外部光路的诊断光不会被所述背光X射线靶支架8阻挡或部分阻挡。具体的，错位部可以是镂空结构或者是挖空后形成的缺口，如错位部可以是挖取的锥形孔。

如图2、图4及图5所示，激光驱动加载靶组件2主要用于定位多晶靶位置，模拟加载光对多晶靶高速撞击或爆轰过程产生的冲击压缩过程，同时激光驱动加载靶组件2至少设有一衍射孔12，作为脉冲X射线的光学通路或作为多晶靶的光学成像孔道。

具体应用时，激光驱动加载靶组件2包括与背光X射线靶组件1连接的激光驱动加载靶支架10，激光驱动加载靶支架10连接有限位支架11，限位支架11活动连接有定位块，定位块上形成所述衍射孔12，所述激光驱动加载靶支架10与定位块之间形成与衍射孔连通的所述多晶靶的放置空间，所述激光驱动加载靶支架10上还设置有与衍射孔12连通的激光入射孔。限位支架11将定位块限定在激光驱动加载靶支架10上，并通过取放定位块可以将多晶靶放置在放置空间或取出放置空间，适用时外部加载光通过激光驱动加载靶支架10打在多晶靶上，加载光通过与烧蚀层相互作用产生压缩波，该压缩波对粉晶靶进行压缩实现对高速撞击或爆轰过程的模拟。

衍射孔12作为脉冲X射线的光学通路或作为多晶靶的光学成像孔道，其最好为锥形孔以便于脉冲X射线衍射。具体的，衍射孔12与放置空间的连通口径小于其另一端朝内设置的直径，形成外小内打的锥形扩孔结构，其最小直径约为300微米，锥孔张角的典型值为140°，以限定X射线衍射角的测量范围。

而激光入射孔则设置于激光驱动加载靶支架10上并通过放置空间与衍射孔12连通，两个孔的中轴线最好重合以获取更好的脉冲X射线入射效果和衍射效果，而激光入射孔通过与背光X射线靶支架8相连固定了诊断光与背光X射线靶8相互作用所产生脉冲X射线的入射方向，而从背光X射线靶9的诊断光靶点到激光入射孔再到衍射锥形孔12则为脉冲X射线提供了用于粉晶衍射的准直光路，因此通过合理设计激光入射孔的形状位置、调节背光X射线靶8与激光入射孔的位置即可改变脉冲X射线的入射方向、准直光路，进而使用时可以根据具体要求进行设置选择。进一步的，为了实现满足X射线衍射角的测量需求，上述的激光入射孔可以为锥形的方孔，方孔的小口端与所述衍射孔12同轴连通，进而利用直径逐渐缩小的方孔限制脉冲X射线入射角。

为了确保长久使用和不影响诊断，激光驱动加载靶支架10、限位支架11和定位块均由钽或钽钨合金类制作。具体的，三者均可由Ta10W合金制成。

继续参阅图2，X射线屏蔽组件3主要用于屏蔽未进入衍射孔12内的脉冲X射线和进入衍射孔12内的脉冲X射线直穿光，以及外部其他可见光的屏蔽，避免影响诊断质量。

具体应用时，X射线屏蔽组件3包括均与激光驱动加载靶组件2和X射线成像组件4连接的前屏蔽板13，前屏蔽板13将激光驱动加载靶组件2中至少衍射孔12所在部分封闭在X射线成像组件4内部，所述前屏蔽板13还连接有封闭在X射线成像组件4内侧的楔形屏蔽块14和X射线直穿光屏蔽筒15。

使用时，诊断光通过与背光X射线靶9相互作用产生的脉冲X射线，通过衍射孔12进行准直，而未入射到所述衍射孔12中的脉冲X射线则通过前屏蔽板13、楔形屏蔽块14予以屏蔽，避免直接影响X射线成像板对X射线衍射信号的收集，为了提高屏蔽效果，前屏蔽板13、楔形屏蔽块14均可由钽或钽钨合金类材料制作，如采用Ta10W合金制成。同时，入射到衍射孔12中的脉冲X射线直穿光部分则通过X射线直穿光屏蔽筒15予以部分屏蔽，使减弱后的脉冲X射线直穿光在X射线成像板上进行成像。

需要说明的是，在屏蔽时，激光驱动加载靶支架9、限位支架11也可以对未入射到所述衍射孔12中的脉冲X射线进行屏蔽，二者同时也可以作为X射线屏蔽组件3的共有组件看待，本实施例仅是按照其组成结构进行上述分类，并不完全限制其可以存在的其它结构分类、组成及作用。

X射线直穿光屏蔽筒15作为X射线屏蔽组件3的屏蔽结构之一，其可以是与前屏蔽板13连接的圆筒状结构，圆筒状结构的筒口朝向衍射孔12设置，即可将进入的脉冲X射线直穿光部分屏蔽。具体的，X射线直穿光屏蔽筒15材料可选用304不锈钢，厚度可为2毫米。

如图2、图6所示，X射线成像组件4用于进入衍射孔12内的脉冲X射线成像，X射线成像组件4至少设置有一光学成像通路，以保证聚焦瞄准组件5能通过光学成像通路对多晶靶后表面或界面进行光学成像。

具体应用时，X射线成像组件4包括上层板组件、下层板组件及周侧板组件，上层板组件、下层板组件及周侧板组件相互封闭围合形成带有内腔体和开口的盘状结构，所述开口与X射线屏蔽组件封闭连接将内腔体封闭；上层板组件、下层板组件及周侧板组件均包括从外到内依次设置的盖板、X射线成像板及X射线成像滤片；周侧板组件中部径向贯穿设置有贯穿孔用于作为光学成像通路。上层板组件、下层板组件及周侧板组件相互封闭围合，并与X射线屏蔽组件封闭连接，从而将内腔体封闭形成封闭的成像空腔，避免X射线成像板受到来自外部杂散光的直接照射，上层板组件、下层板组件及周侧板组件内的X射线成像板即可对X射线衍射谱进行很好的成像。

上述的光学成像通路，作为成像通道，其可以是贯穿周侧板组件（即贯穿周侧板组件的盖板、X射线成像板及X射线成像滤片）的贯穿孔，通孔直径约为7毫米，便于来自衍射孔12中的主动探测反射光或自发辐射光通过周侧板组件进入聚焦瞄准组件5。

为了方便连接和使用，所述周侧板组件的盖板内侧间隔设置有多个卡槽，多个卡槽分别卡接上层板组件、下层板组件及周侧板组件对应的X射线成像板，所述X射线成像滤片分别贴合于对应的X射线成像板内侧，从而在使用时，每个组件的盖板、X射线成像板、X射线成像滤片均可方便的安装和取放。

如图6所示即为周侧板组件的局部结构图展示，周侧板组件盖板16呈半弧形板结构，其内侧设置有用于上层板组件的X射线成像板卡接的卡槽A（图中未示出）、用于下层板组件的X射线成像板卡接的卡槽B 23、及用于周侧板组件的X射线成像板卡接的卡槽C 24，卡槽C 24位于卡槽A和卡槽B 23之间，从下层板组件盖板22往上，卡槽B 23将下层板组件的X射线成像板卡接、卡槽C 24将周侧板组件的X射线成像板卡接、卡槽A将上层板组件的X射线成像板卡接，最后上层板组件的盖板再密封在上层板组件的X射线成像板上方，形成上述的卡接结构。

需要说明的是，图6因为是周侧板组件的局部结构图，图中部分结构无法标示，但由于上文描述，未标示的结构是可以通过上述结构描述结合附图还原整个X射线成像组件4，因此并不存在不清楚的地方，此处仅用于表明本文结构的完整性。

在此基础上，X射线成像组件4中，X射线成像滤片包括层叠设置的碳氢聚合物层和金属箔层，碳氢聚合物层和金属箔层均双面抛光。碳氢聚合物材料主要用于过滤X射线中的贝塔射线等，碳氢聚合物材料的厚度可以为100 微米~ 300微米左右，金属箔的厚度可以为10微米~30微米左右。具体的，金属箔的材质可与背光X射线靶9所采用的金属箔材质相同，可根据脉冲X射线光子能量决定。具体的，金属箔层表面还可设置一层铝箔，起到信号增强效果。

如图2、图7所示，聚焦瞄准组件5主要用于通过光学成像通路和衍射孔12对多晶靶进行光学成像。

具体应用时，聚焦瞄准组件5包括与X射线成像组件4连接的光学透镜支架21，光学透镜支架21上连接有将光学成像通路封闭的光学透镜20，光学透镜20封闭连接有光纤接口19，光纤接口19和光学成像通路的中心轴均位于光学透镜20的光轴上。光纤接口19、光学透镜20、光学成像通路形成完整光路对多晶靶后表面或界面进行光学成像，以通过成像结果对粉晶后界面进行激光干涉测速诊断和界面辐射温度诊断。具体的，光纤接口19端面与光学透镜20的距离略大于光学透镜20的焦距，以保证光纤端面与通过锥形孔12看到的粉晶靶后表面或界面通过光学透镜20满足光学成像关系。进一步的，光纤接头19可采用标准FC/APC光纤接口或SMA接口。进一步的，周侧板组件盖板16外侧周面可连接柱面转平面接口17，光学透镜支架21通过柱面转平面接口17即可与周侧板组件盖板16形成很好定位和固定连接。

如图7，聚焦瞄准组件5还包括设置于光学透镜支架21上的透镜调节机构18，所述光学透镜20和光纤接口19均活动连接于透镜调节机构18上；所述透镜调节机构18上设置有与光学透镜20的光轴相垂直的X轴微调螺钉25和Y轴微调螺钉26，X轴微调螺钉25和Y轴微调螺钉26用于调节光学透镜20的横向和纵向位置；所述述透镜调节机构18上还设置有至少三个第一Z向轴微调螺钉27-1、第二Z向轴微调螺钉27-2、第三Z向轴微调螺钉27-3，至少三个第一Z向轴微调螺钉27-1、第二Z向轴微调螺钉27-2、第三Z向轴微调螺钉27-3用于调节光学透镜20的指向或与光纤接口19端面的距离。

透镜调节机构18主要用于对光学透镜20、光纤接口19进行相应调节，具体的，在满足上述成像关系的基础上，通过X轴微调螺钉25和Y轴微调螺钉26对光学透镜20进行横向和纵向两个维度微调，横向、纵向与光学透镜20的光轴分别相互垂直，从而可以调整光学透镜20在竖直平面内进行位置调整，以满足不同的成像位置需求，在需要时，固定三个第一Z向轴微调螺钉27-1、第二Z向轴微调螺钉27-2、第三Z向轴微调螺钉27-3中的任意两个，沿光学透镜20的光轴方向调节第一Z向轴微调螺钉27-1、第二Z向轴微调螺钉27-2、第三Z向轴微调螺钉27-3中剩余的一个，可以微调所述光学透镜20的光轴指向，而当同步调整三个第一Z向轴微调螺钉27-1、第二Z向轴微调螺钉27-2、第三Z向轴微调螺钉27-3时，则可调整光学透镜20与光纤接口19端面距离，进而改变成像效果，可根据具体情况进行调节使用。

需要说明的是，透镜调节机构18作为光学透镜20、光纤接口19的位置或相对位置的调节机构，在现有技术中实现方式多种多样，如专利号CN200962162Y、名称为五维调节机构的公开文献即可实现，对于其具体的工作原理和具体结构本实施例不再进一步累述。

继续参阅图1，本发明的时间分辨多晶X射线衍射靶装置还包括与X射线成像组件4内部连通的气路系统6，所述气路系统6用于X射线成像组件4内部抽气或注气，以保证X射线成像组件4的腔体抽气或注气时内外气压的平衡。

具体的，所述气路系统为与光学成像通路连通的通气弯管。在具体使用时，通气弯管不能被直管替代，避免来自外部杂散光直接照射到X射线成像组件4内的X射线成像板上，影响其成像效果。

综上，本发明时间分辨多晶X射线衍射靶装置具有如下的有益效果：1）时序同步精度高，驱动光与脉冲X射线之间的时序控制精度可控制在百皮秒以内；2）时间分辨率好，X射线脉冲宽度通常可以达到纳秒甚至亚纳秒尺度；3）对原子尺度的微观结构变化敏感，针对晶格常数或晶面间距的测量精度可以达到0.01纳米；4）X射线衍射谱均可通过单次测量直接得到，不需要通过多次重复测量提升信噪比，大量节约粉晶样品和实验发次；5）在不妨碍针对粉晶实施时间分辨X射线衍射诊断的同时，可以兼顾粉晶后界面的激光干涉测速诊断和界面辐射温度诊断。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，包括：

背光X射线靶组件，用于在不同时序产生对多晶靶进行瞬态X射线衍射诊断的脉冲X射线；

激光驱动加载靶组件，与背光X射线靶组件连接，用于模拟多晶靶高速撞击或爆轰过程产生的冲击压缩过程，所述激光驱动加载靶组件至少设有一衍射孔，衍射孔作为脉冲X射线的光学通路或作为多晶靶的光学成像孔道；

X射线屏蔽组件，与激光驱动加载靶组件连接，用于屏蔽未进入衍射孔内的脉冲X射线和进入衍射孔内的脉冲X射线直穿光；

X射线成像组件，与X射线屏蔽组件连接，用于进入衍射孔内的脉冲X射线成像，所述X射线成像组件设置有一光学成像通路；

及，

聚焦瞄准组件，与X射线成像组件连接并将光学成像通路封闭，用于通过光学成像通路和衍射孔对多晶靶光学成像；

所述激光驱动加载靶组件包括与背光X射线靶组件连接的激光驱动加载靶支架，激光驱动加载靶支架连接有限位支架，限位支架活动连接有定位块，定位块上形成所述衍射孔，所述激光驱动加载靶支架与定位块之间形成与衍射孔连通的所述多晶靶的放置空间，所述激光驱动加载靶支架上还设置有与衍射孔连通的激光入射孔；

所述X射线成像组件包括上层板组件、下层板组件及周侧板组件，上层板组件、下层板组件及周侧板组件相互封闭围合形成带有内腔体和开口的盘状结构，所述开口与X射线屏蔽组件封闭连接将内腔体封闭；所述上层板组件、下层板组件及周侧板组件均包括从外到内依次设置的盖板、X射线成像板及X射线成像滤片；所述周侧板组件中部径向贯穿设置有贯穿孔用于作为光学成像通路；

所述聚焦瞄准组件包括与X射线成像组件连接的光学透镜支架，光学透镜支架上连接有将光学成像通路封闭的光学透镜，光学透镜封闭连接有光纤接口，光纤接口和光学成像通路的中心轴均位于光学透镜的光轴上。

2.根据权利要求1所述的时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，背光X射线靶组件包括背光X射线靶和将背光X射线靶与激光驱动加载靶组件连接的背光X射线靶支架。

3.根据权利要求2所述的时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，所述背光X射线靶支架上设置有错位部，用于错开作用于背光X射线靶上的外部激光光路。

4.根据权利要求1所述的时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，所述激光驱动加载靶支架、限位支架和定位块均由钽或钽钨合金类制作。

5.根据权利要求1所述的时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，所述X射线屏蔽组件包括均与激光驱动加载靶组件和X射线成像组件连接的前屏蔽板，前屏蔽板将激光驱动加载靶组件中至少衍射孔所在部分封闭在X射线成像组件内部，所述前屏蔽板还连接有封闭在X射线成像组件内侧的楔形屏蔽块和X射线直穿光屏蔽筒。

6.根据权利要求1所述的时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，所述X射线成像滤片包括层叠设置的碳氢聚合物层和金属箔层，碳氢聚合物层和金属箔层均双面抛光。

7.根据权利要求1所述的时间分辨多晶X射线衍射靶装置，其特征在于，还包括与X射线成像组件内部连通的气路系统，所述气路系统用于X射线成像组件内部抽气或注气；所述气路系统为与光学成像通路连通的通气弯管。

Images