CN115856989B - 一种软x射线能谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软X射线能谱仪，涉及X射线探测技术领域，包括壳体、探测部件以及至少两个分光部件，壳体具有探测腔，且壳体一端具有能够连通探测腔的开口，开口处用于通入至少两路软X射线，且开口能够连接用于对探测腔抽真空的真空设备；探测部件和各分光部件设置于探测腔内，且探测部件沿软X射线传输方向位于分光部件的后方，各分光部件分别用于接收并分解一路的软X射线，以反射出特定波长的软X射线至探测部件，探测部件用于对接收的软X射线进行能谱探测，各分光部件反射出的软X射线具有不同波长。本发明提供的软X射线能谱仪，能够减少软X射线传输过程中的衰弱，且能够实现不同波长的软X射线的探测。

Description

一种软X射线能谱仪

技术领域

本发明涉及X射线探测技术领域，尤其是涉及一种软X射线能谱仪。

背景技术

软X射线能谱探测是ICF实验中重要的一部分，通过对入射软X射线的能谱进行分析，得到产生软X射线的相关物质信息，包括X射线总通量，辐射温度，转换效率等等；通常软X射线探测仪包括入射光阑孔、分光系统及探测部件等构成，如专利CN109164120A公开的一种高时间分辨软X射线能谱仪，但是该能谱仪的软X射线在传输过程中，可能会受到空气介质的阻挡，导致软X射线产生衰弱，影响探测结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种软X射线能谱仪，以解决上述现有技术存在的问题，减少软X射线传输过程中的衰弱，且能够实现不同波长的软X射线的探测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种软X射线能谱仪，包括壳体、探测部件以及至少两个分光部件，所述壳体具有探测腔，且所述壳体一端具有能够连通所述探测腔的开口，所述开口处用于通入至少两路软X射线，且所述开口能够连接用于对所述探测腔抽真空的真空设备；所述探测部件和各所述分光部件设置于所述探测腔内，且所述探测部件沿所述软X射线传输方向位于所述分光部件的后方，各所述分光部件分别用于接收并分解一路的所述软X射线，以反射出特定波长的所述软X射线至所述探测部件，所述探测部件用于对接收的所述软X射线进行能谱探测，各所述分光部件反射出的所述软X射线具有不同波长。

优选地，各所述分光部件通过转动部件转动连接于所述探测腔内壁，所述分光部件能够通过所述转动部件调节相对于所述探测腔内壁的角度以调节与所述软X射线的入射角度和反射角度，且所述转动部件与所述探测腔的相对位置能够固定。

优选地，还包括滤光组件，所述滤光组件设置于所述探测腔内，且所述滤光组件位于所述分光部件和所述探测部件之间，所述滤光组件用于对各所述分光部件和所述探测部件之间的所述软X射线进行杂散光过滤。

优选地，所述滤光组件包括遮光板，所述遮光板与所述探测腔内壁固定连接，且所述遮光板上具有多个尺寸不同的通光孔，不同的所述通光孔用于使不同的所述分光部件反射后的所述软X射线通过，且通过所述通光孔后的所述软X射线均能够照射至所述探测部件上。

优选地，各所述通光孔内均用于能够拆卸地连接有滤光片，各所述滤光片均用于过滤所述软X射线中的杂散光。

优选地，所述滤光组件还包括滤光镜，所述滤光镜位于所述遮光板和所述探测部件之间，所述滤光镜与所述探测腔内壁固定连接；所述滤光镜用于对所述遮光板和所述探测部件之间的所述软X射线进行杂散光过滤。

优选地，所述壳体沿所述软X射线传输方向包括依次连接且连通的锥形筒体和柱形筒体，所述锥形筒体的小径端为所述开口，各所述分光部件沿所述壳体的周向分布，且所述开口处设置有法兰，所述法兰用于连接所述真空设备。

优选地，各所述分光部件设置为晶体单色器或多层膜单色器；所述探测部件采用Si光电二极管，且所述探测部件设置于所述壳体背离所述开口的一端，所述探测部件通过固定且伸出于所述壳体端面的电缆接头与处理组件通信连接。

优选地，所述壳体上设置有能够连通所述探测腔的阀门。

优选地，所述壳体的轴向尺寸不超过400mm，直径尺寸不超过60mm，且所述壳体采用遮光材质。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的软X射线能谱仪，通过真空设备对探测腔抽真空，减少射入探测腔内的软X射线在传输过程中的衰弱；当分光部件接收软X射线后对软X射线分解，以将特定波长的软X射线反射至探测部件对特定波长的软X射线进行能谱探测，由于设置有至少两个分光部件，且不同分光部件分解反射出的软X射线具有不同波长，因此能够同时进行至少两个波长的软X射线的能谱探测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一提供的软X射线能谱仪的结构示意图；

图2为实施例一提供的软X射线能谱仪中软X射线的传输示意图。

图标：1-软X射线能谱仪；10-壳体；11-探测腔；12-开口；13-锥形筒体；14-柱形筒体；15-法兰；20-探测部件；21-电缆接头；30-分光部件；40-转动部件；50-滤光组件；51-遮光板；511-通光孔；52-滤光镜；2-软X射线。

具体实施方式

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做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。

本发明的目的是提供一种软X射线能谱仪，以解决上述现有技术存在的问题，减少软X射线传输过程中的衰弱，且能够实现不同波长的软X射线的探测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种软X射线能谱仪1，请参见图1和图2，包括壳体10、探测部件20以及至少两个分光部件30，壳体10具有探测腔11，且壳体10一端具有能够连通探测腔11的开口12，开口12处用于通入至少两路软X射线2，且开口12能够连接用于对探测腔11抽真空的真空设备；探测部件20和各分光部件30设置于探测腔11内，且探测部件20沿软X射线2传输方向位于分光部件30的后方，各分光部件30分别用于接收并分解一路的软X射线2，以反射出特定波长的软X射线2至探测部件20，探测部件20用于对接收的软X射线2进行能谱探测，各分光部件30反射出的软X射线2具有不同波长。

通过真空设备对探测腔11抽真空，减少射入探测腔11内的软X射线2在传输过程中的衰弱；当分光部件30接收软X射线2后对软X射线2分解，以将特定波长的软X射线2反射至探测部件20对特定波长的软X射线2进行能谱探测，由于设置有至少两个分光部件30，且不同分光部件30分解反射出的软X射线2具有不同波长，因此能够同时进行至少两个波长的软X射线2的能谱探测。

具体地，可使探测腔11的极限真空度优于1E-3Pa，快速达到工作真空时间小于5分钟，提升效率；且用于发射软X射线2的光源部件可设置于开口处12，或者设置于真空设备的真空管道内，能够实现向探测腔11内发射软X射线2即可。

更为优选地，分光部件30可设置为单色器，如晶体单色器或多层膜单色器，能够将光源发射的软X射线2分解成单色光，并将特定波长的软X射线2反射出，其中反射出的软X射线2的波长与晶体单色器或多层膜单色器的参数有关，通过选用不同参数的晶体单色器或多层膜单色器以实现不同分光部件30反射出的软X射线2具有不同波长；如若选用多层膜单色器，峰值反射效率应大于20％(大于1.5Kev),均匀性优于1.5％，角度不确定度优于1.5％，材料包括并不限于B4C/W、Cr/Ti、Cr/C、B4C/Mo、B4C/Si、B4C/MoSi2等材料组合。

更为优选地，探测部件20可采用探测灵敏的Si光电二极管，且探测部件20设置于壳体10背离开口12的一端，探测部件20通过固定且伸出于壳体10端面的电缆接头21与处理组件通信连接；具体地，选用方形Si光电二极管，响应范围100ev-1.8Kev，电缆接头21选用标准BNC接头，处理组件包括电脑等终端设备；Si光电二极管通过金引线连接后端信号放大电路，放大后的信号通过标准BNC接头引出，然后可以通过弱电流计对信号进行读取，读取的信号输入电脑中并绘制成相应图表，完成探测工作。

本实施例的可选方案中，较为优选地，各分光部件30通过转动部件40转动连接于探测腔11内壁，分光部件30能够通过转动部件40调节相对于探测腔11内壁的角度以调节与软X射线2的入射角度和反射角度，且转动部件40与探测腔11的相对位置能够固定；通过设置转动部件40，能够调节软X射线2的反射角度，使软X射线2能够准确进入探测部件20的探测接收范围。

具体地，转动部件40可设置为阻尼转轴，通过手动调节分光部件30的角度并能够固定分光部件30的位置；此外转动部件40设置为电机，通过电机驱动分光部件30转动，实现电动调节分光部件30的角度并能够固定分光部件30的位置；需要说明的是，转动部件40的结构并不限于上述两种，只要能够实现分光部件30的转动并固定即可。

本实施例的可选方案中，较为优选地，本实施例提供的软X射线能谱仪1还包括滤光组件50，滤光组件50设置于探测腔11内，且滤光组件50位于分光部件30和探测部件20之间，滤光组件50用于对各分光部件30和探测部件20之间的软X射线2进行杂散光过滤，进一步对分光部件30反射出来的软X射线2过滤，避免杂散光对软X射线2的干扰，提高探测精度。

本实施例的可选方案中，较为优选地，滤光组件50包括遮光板51，遮光板51与探测腔11内壁固定连接，且遮光板51上具有多个尺寸不同的通光孔511，不同的通光孔511用于使不同的分光部件30反射后的软X射线2通过，且通过通光孔511后的软X射线2均能够照射至探测部件20上；具体地，遮光板51采用金属材质，只有通光孔511处能够通过软X射线2，起到控制软X射线2传输直径的作用，对杂散光进行过滤，且多个尺寸不同的通光孔511，能够适应分光部件30调整角度后，软X射线2仍可通过通光孔511进入探测部件20的探测范围。

具体地，遮光板51能够拆卸地嵌于探测腔11的内壁，或通过能够拆卸地支架与探测腔11内壁连接，便于安装更换。

本实施例的可选方案中，较为优选地，各通光孔511内均用于能够拆卸地连接有滤光片，便于安装更换，各滤光片均用于过滤软X射线2中的杂散光，其中滤光片的材质根据需要穿过的软X射线2的波长确定，材质包括但不限于Al、Fe、Ni或C等，滤光片的厚度根据实际需求确定。

本实施例的可选方案中，较为优选地，滤光组件50还包括滤光镜52，滤光镜52位于遮光板51和探测部件20之间，滤光镜52与探测腔11内壁固定连接；滤光镜52用于对遮光板51和探测部件20之间的软X射线2进行杂散光过滤，进一步提升软X射线2的能谱探测精度。

具体地，滤光镜52能够拆卸地嵌于探测腔11的内壁，或通过能够拆卸地支架与探测腔11内壁连接，便于安装更换。

本实施例的可选方案中，较为优选地，壳体10沿软X射线2传输方向包括依次连接且连通的锥形筒体13和柱形筒体14，前段设置为锥形筒体13能够节省整体空间和质量，锥形筒体13的小径端为开口12，各分光部件30沿壳体10的周向分布，且开口12处设置有法兰15，法兰15便于连接真空设备。

更为优选地，壳体10的轴向尺寸不超过400mm，直径尺寸不超过60mm，缩小整体尺寸和重量，便于携带，具体尺寸根据实际需求进行确定；且壳体10采用遮光材质如金属，避免杂光对探测产生影响。

本实施例的可选方案中，较为优选地，壳体10上设置有能够连通探测腔11的阀门，便于对探测腔11内的气体环境进行控制。

本实施例的可选方案中，较为优选地，本实施例提供的软X射线能谱仪1测量能量范围0.05-1.8Kev，能量分辨优于20，提升探测的适应性和灵敏性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种软X射线能谱仪，其特征在于：包括壳体(10)、探测部件(20)、滤光组件(50)以及至少两个分光部件(30)，所述壳体(10)具有探测腔(11)，且所述壳体(10)一端具有能够连通所述探测腔(11)的开口(12)，所述开口(12)处用于通入至少两路软X射线(2)，且所述开口(12)能够连接用于对所述探测腔(11)抽真空的真空设备；所述探测部件(20)、所述滤光组件(50)和各所述分光部件(30)设置于所述探测腔(11)内，且所述探测部件(20)沿所述软X射线(2)传输方向位于所述分光部件(30)的后方，各所述分光部件(30)分别用于接收并分解一路的所述软X射线(2)，以反射出特定波长的所述软X射线(2)至所述探测部件(20)，所述探测部件(20)用于对接收的所述软X射线(2)进行能谱探测，各所述分光部件(30)反射出的所述软X射线(2)具有不同波长；

各所述分光部件(30)通过转动部件(40)转动连接于所述探测腔(11)内壁，所述分光部件(30)能够通过所述转动部件(40)调节相对于所述探测腔(11)内壁的角度以调节与所述软X射线(2)的入射角度和反射角度；

所述滤光组件(50)位于所述分光部件(30)和所述探测部件(20)之间，所述滤光组件(50)包括遮光板(51)，所述遮光板(51)上具有多个尺寸不同的通光孔(511)，不同的所述通光孔(511)用于使不同的所述分光部件(30)反射后的所述软X射线(2)通过，且通过所述通光孔(511)后的所述软X射线(2)均能够照射至所述探测部件(20)上，所述滤光组件(50)用于对各所述分光部件(30)和所述探测部件(20)之间的所述软X射线(2)进行杂散光过滤。

2.根据权利要求1所述的软X射线能谱仪，其特征在于：所述转动部件(40)与所述探测腔(11)的相对位置能够固定。

3.根据权利要求1所述的软X射线能谱仪，其特征在于：所述遮光板(51)与所述探测腔(11)内壁固定连接。

4.根据权利要求3所述的软X射线能谱仪，其特征在于：各所述通光孔(511)内均用于能够拆卸地连接有滤光片，各所述滤光片均用于过滤所述软X射线(2)中的杂散光。

5.根据权利要求3所述的软X射线能谱仪，其特征在于：所述滤光组件(50)还包括滤光镜(52)，所述滤光镜(52)位于所述遮光板(51)和所述探测部件(20)之间，所述滤光镜(52)与所述探测腔(11)内壁固定连接；所述滤光镜(52)用于对所述遮光板(51)和所述探测部件(20)之间的所述软X射线(2)进行杂散光过滤。

6.根据权利要求1所述的软X射线能谱仪，其特征在于：所述壳体(10)沿所述软X射线(2)传输方向包括依次连接且连通的锥形筒体(13)和柱形筒体(14)，所述锥形筒体(13)的小径端为所述开口(12)，各所述分光部件(30)沿所述壳体(10)的周向分布，且所述开口(12)处设置有法兰(15)，所述法兰(15)用于连接所述真空设备。

7.根据权利要求1所述的软X射线能谱仪，其特征在于：各所述分光部件(30)设置为晶体单色器或多层膜单色器；所述探测部件(20)采用Si光电二极管，且所述探测部件(20)设置于所述壳体(10)背离所述开口(12)的一端，所述探测部件(20)通过固定且伸出于所述壳体(10)端面的电缆接头(21)与处理组件通信连接。

8.根据权利要求1所述的软X射线能谱仪，其特征在于：所述壳体(10)上设置有能够连通所述探测腔(11)的阀门。

9.根据权利要求6所述的软X射线能谱仪，其特征在于：所述壳体(10)的轴向尺寸不超过400mm，直径尺寸不超过60mm，且所述壳体(10)采用遮光材质。