申请/专利权人：同济大学

申请日：2023-09-05

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN117170171B

主分类号：G03B42/02

分类号：G03B42/02;G02B27/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2023.12.22#实质审查的生效;2023.12.05#公开

摘要：本发明公开了梯度多层膜耦合针孔阵列的多色单能成像系统及设计方法，定性分析单针孔配合多层膜成像时不同的靶丸尺寸、针孔孔径情况下掠入射角θ变化与成像单能性之间的关系，给出在满足单能成像条件下周期厚度变化与各结构参数之间的数值关系；扩展至针孔阵列，分析不同参数的针孔阵列排布对诊断效果的影响；确定系统的结构参数；利用激光等离子体辐射的X射线信号，进行离线实验，对性能进行验证。能够在光学测量直接实现高能谱分辨的多色单能成像能力，有效避免现有多色单能X射线成像方法存在的单能效果差和信号失真等问题，为激光等离子体X射线信息在空间、能谱以及时间维度的同步获取通过了一种有价值的途径。

主权项：1.梯度多层膜耦合针孔阵列的多色单能成像系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、定性分析单针孔配合多层膜成像时不同的靶丸尺寸、针孔孔径情况下掠入射角θ变化与成像单能性之间的关系，给出在满足单能成像条件下周期厚度变化与各结构参数之间的数值关系；扩展至针孔阵列，分析不同参数的针孔阵列排布对诊断效果的影响；单能成像条件下周期厚度变化与各结构参数之间的数值关系确定过程如下：激光等离子体X射线信号经过针孔阵列的某一针孔后，以某一的中心掠入射角入射在横向梯度多层膜反射镜，通过调控针孔位置改变掠入射角θ以及调控具有周期厚度变化率k0的多层膜周期厚度d，补偿镜面不同位置X射线掠入射角变化引起的工作能量漂移，使不同位置反射的X射线在同一个中心能量下符合布拉格衍射条件，从而消除能量展宽的问题，实现高能谱分辨的单能成像；不同参数的针孔阵列排布对诊断效果的影响如下：X射线信号经过针孔阵列的不同针孔后，以不同的中心掠入射角入射在梯度多层膜反射镜，并在不同的中心能量下符合布拉格衍射条件，从而在像面探测器上形成渐变响应能量的图像，使MMI成像具备多色性，实现整个系统的多色单能成像需求；S2、根据能谱分辨率、反射率设计要求，确定系统的结构参数；中心针孔对应周期多层膜具有横向变化的参数确定过程如下：激光等离子体源具有一定的尺寸，其辐射的X射线经过中心针孔P0后投影在梯度多层膜元件上，该系统的各个针孔成像的单能性由掠入射角θ和多层膜周期厚度d控制，为了保证针孔P0成像的单能性，X射线在镜面不同位置的投影均应针对同一能量满足布拉格条件，并符合中心针孔对应周期多层膜具有横向变化的周期厚度变化率其中d0是多层膜在中心针孔P0在多层膜反射镜上投影的中心位置O的膜层厚度，l0即为针孔P0与其在反射镜上投影的中心位置O的距离，X射线经过其他任一针孔后，为保证该针孔成像单能性，其他针孔在多层膜上投影的位置同样具有横向变化的周期厚度变化率其中d1是该针孔对应的多层膜膜层厚度，l1是该针孔与其在多层膜上投影位置的距离，与中心针孔需要满足的周期厚度变化率一致，通过控制周期厚度变化率来改变不同位置多层膜的周期厚度，补偿掠入射角变化引起的工作能量变化，实现高能谱分辨的单能成像；横向梯度多层膜反射镜在子午方向的参数确定步骤为：横向梯度周期多层膜反射镜的周期厚度变化率以其他某一针孔完全单能成像为标准进行设计，横向梯度多层膜反射镜在子午方向的周期厚度变化率其中d2是该针孔对应的多层膜膜层厚度，l2是该针孔到其在多层膜上投影位置的距离，使不同位置反射的X射线在同一个中心能量下均符合布拉格衍射条件，满足单能成像的要求；梯度多层膜MMI在子午方向上实现多个能点的准单能成像，为拓展响应能量区间，该系统通过调控针孔位置排布和横向梯度多层膜在弧矢方向上的梯度变化率，调控弧矢方向上不同针孔的掠入射角θ和多层膜膜层厚度d，从而形成多组响应能量区间不同的针孔成像条带，从而进一步扩展系统整体的响应能量区间；S3、利用激光等离子体辐射的X射线信号，进行离线实验，对性能进行验证。

全文数据：

权利要求：

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