申请/专利权人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心

申请日：2018-08-31

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109085735B

主分类号：G03B42/02

分类号：G03B42/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.01.18#实质审查的生效;2018.12.25#公开

摘要：本发明提供一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，利用包括多个激光脉冲的激光脉冲序列依次辐照金属靶阵列中的各金属靶，产生相应的X射线脉冲序列在不同的时刻点辐照处在不同飞行位置的爆炸箔飞片，在记录介质上不同位置得到相应的X射线图像，从而实现时间分辨的X射线成像；此外，本系统可以根据实际需要调整激光脉冲序列的周期、激光脉冲个数以及金属靶阵列中金属靶的数量，从而调节X射线脉冲序列的周期、X射线脉冲个数以及单脉冲X射线强度，实现爆炸箔飞片动态多幅成像，具有实现方式简单，调节灵活的特点。

主权项：1.一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，包括信号同步装置17、脉冲激光器阵列21、金属靶阵列1、小孔成像板3以及记录介质4；所述信号同步装置17用于输出电脉冲序列；所述脉冲激光器阵列21的各激光器用于在电脉冲序列的触发下，按顺序依次输出激光脉冲，各激光脉冲形成激光脉冲序列；所述金属靶阵列1的各金属靶与激光器一一对应，用于在激光脉冲序列的辐照下，按顺序依次产生X射线脉冲，各X射线脉冲形成X射线脉冲序列；所述金属靶阵列1与记录介质4分别位于小孔成像板3的两侧，待测爆炸箔装置20安装在金属靶阵列1与小孔成像板3之间，其中，待测爆炸箔装置20的起爆响应于所述电脉冲序列的首个电脉冲；所述X射线脉冲序列用于辐照待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2；所述记录介质4用于对爆炸箔飞片2进行成像；所述金属靶阵列1中的金属靶按等间隔排列；所述金属靶阵列1中各金属靶的靶面法线垂直于小孔成像板3；所述金属靶阵列1、小孔成像板3、待测爆炸箔装置20以及记录介质4相互对齐。

全文数据：一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统技术领域本发明属于高速X射线摄像领域，尤其涉及一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统。背景技术爆炸箔是一种电爆炸的器件，通过大电流瞬间注入金属箔中产生相当大的能量集聚从而导致爆炸箔产生爆炸并弹射出高速飞片引爆炸药。在爆炸箔研究中，需要对爆炸箔起爆产生飞片的飞行状态进行摄像，通过对冲击飞片的速度和形态分析判断起爆效果，为优化设计提供依据。X射线是一种短波长辐射，具有穿透能力强的特点，利用X射线对飞片进行动态成像可以在不破坏物体结构的情况下获取物体内部结构信息。传统X射线高速摄像方法是利用脉冲X射线发生器配合高速X射线相机对爆炸箔飞片进行动态成像，这种方法需要昂贵和大型的专用设备，同时要求脉冲X射线发生装置和高速X射线相机之间精密同步匹配，技术上实现十分复杂，需要一种简化的方法来实现对爆炸箔飞片的X射线动态成像。发明内容为解决上述问题，本发明提供一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，能够实现爆炸箔飞片大时间动态范围的X射线成像，具有实现方式简单，调节灵活的特点。一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，包括信号同步装置17、脉冲激光器阵列21、金属靶阵列1、小孔成像板3以及记录介质4；所述信号同步装置17用于输出电脉冲序列；所述脉冲激光器阵列21的各激光器用于在电脉冲序列的触发下，按顺序依次输出激光脉冲，各激光脉冲形成激光脉冲序列；所述金属靶阵列1的各金属靶与激光器一一对应，用于在激光脉冲序列的辐照下，按顺序依次产生X射线脉冲，各X射线脉冲形成X射线脉冲序列；所述金属靶阵列1与记录介质4分别位于小孔成像板3的两侧，待测爆炸箔装置20安装在金属靶阵列1与小孔成像板3之间，其中，待测爆炸箔装置20的起爆响应于所述电脉冲序列的首个电脉冲；所述X射线脉冲序列用于辐照待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2；所述记录介质4用于对爆炸箔飞片2进行成像。进一步地，所述金属靶阵列1中的金属靶按等间隔排列。进一步地，所述金属靶阵列1中各金属靶的靶面法线垂直于小孔成像板3。进一步地，所述金属靶阵列1、小孔成像板3、待测爆炸箔装置20以及记录介质4相互对齐。进一步地，待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2沿垂直于小孔成像板3轴线方向飞行。进一步地，所述金属靶阵列1的材质为金、铜、铝、钛、镍或铁。进一步地，所述记录介质4为X射线胶片或X射线成像板。有益效果：本发明提供一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，利用包括多个激光脉冲的激光脉冲序列依次辐照金属靶阵列中的各金属靶，产生相应的X射线脉冲序列在不同的时刻点辐照处在不同飞行位置的爆炸箔飞片，在记录介质上不同位置得到相应的X射线图像，从而实现时间分辨的X射线成像；此外，本系统可以根据实际需要调整激光脉冲序列的周期、激光脉冲个数以及金属靶阵列中金属靶的数量，从而调节X射线脉冲序列的周期、X射线脉冲个数以及单脉冲X射线强度，实现爆炸箔飞片动态多幅成像，具有实现方式简单，调节灵活的特点。附图说明图1为本发明提供的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统的结构示意图；图2为本发明提供的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统的另一种结构示意图；图3为本发明提供的周期性激光脉冲序列的示意图；图4为本发明提供的周期可变的激光脉冲序列的示意图；1-金属靶阵列，2-爆炸箔飞片，3-小孔成像板，4-记录介质，5-底座，6-激光束，7-激光束，8-激光束，9-激光束，10-激光束，11-第一金属靶，12-第二金属靶，13-第三金属靶，14-第四金属靶，15-第五金属靶，16-金属杆，17-信号同步装置，18-第一信号触发线，19-第二信号触发线，20-待测爆炸箔装置，21-脉冲激光器阵列。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。实施例一参见图1，该图为本申请实施例提供的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统的结构示意图。一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，包括信号同步装置20、脉冲激光器阵列21、金属靶阵列1、小孔成像板3以及记录介质4。所述信号同步装置20用于输出电脉冲序列。需要说明的是，电脉冲序列中的电脉冲个数可以根据实际需要调节，电脉冲数量决定了能够获得爆炸箔飞片动态图像的幅数。电脉冲序列的时间间隔可以相同，即为周期性序列脉冲，时间间隔也可以不同，为周期可变的序列脉冲。所述脉冲激光器阵列21的各激光器用于在电脉冲序列的触发下，按顺序依次输出激光脉冲，各激光脉冲形成激光脉冲序列。需要说明的是，激光脉冲序列与电脉冲序列一一对应，即一个激光脉冲对应一个电脉冲。相应的，激光脉冲序列的时间间隔可以相同，即为周期性序列脉冲，时间间隔也可以不同，为周期可变的序列脉冲。需要说明的是，激光脉冲序列中激光脉冲的宽度可以调节，每个激光脉冲的脉冲宽度决定了对应动态图像的曝光时间。本实施例的爆炸箔飞片X射线动态成像系统，能够记录的爆炸箔飞片的动态过程总持续时间等于全部激光脉冲宽度之和加上各个激光脉冲之间的时间间隔。所述金属靶阵列1的各金属靶与激光器一一对应，用于在激光脉冲序列的辐照下，按顺序依次产生X射线脉冲，各X射线脉冲形成X射线脉冲序列。需要说明的是，电脉冲序列的电脉冲个数、脉冲激光器阵列的激光器个数、激光脉冲序列的激光脉冲个数、金属靶阵列的金属靶个数以及X射线脉冲序列的X射线脉冲个数相同。所述金属靶阵列1与记录介质4分别位于小孔成像板3的两侧，待测爆炸箔装置20安装在金属靶阵列1与小孔成像板3之间，其中，待测爆炸箔装置20的起爆响应于所述电脉冲序列的首个电脉冲。所述X射线脉冲序列用于辐照待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2；所述记录介质4用于对爆炸箔飞片2进行成像。需要说明的是，信号同步装置17通过第一信号触发线19与待测爆炸箔装置20连接，提供第二信号触发线19与脉冲激光器阵列连接。本实施例的工作原理为：利用包括多个激光脉冲的激光脉冲序列依次辐照金属靶阵列中的各金属靶，产生相应的X射线脉冲序列在不同的时刻点辐照处在不同飞行位置的爆炸箔飞片，在记录介质上不同位置得到相应的X射线图像，从而实现时间分辨的X射线成像。实施例二下面基于以上实施例，以电脉冲序列中包括5个电脉冲为例，对本实施例的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统进行详细说明。参见图2，该图为本实施例提供的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统的另一种结构示意图。所述金属靶阵列包括第一金属靶11、第二金属靶12、第三金属靶13、第四金属靶14以及第五金属靶15，且各个金属靶按等间隔排列，同时金属靶阵列中各金属靶的靶面法线垂直于小孔成像板。金属靶通过金属杆16安装在底座5上。所述金属靶阵列1、小孔成像板3、待测爆炸箔装置20以及记录介质4相互对齐。待测爆炸箔装置20安装在金属靶阵列1与小孔成像板3之间，且待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2沿垂直于小孔成像板3轴线方向飞行。第一金属靶11、第二金属靶12、第三金属靶13、第四金属靶14以及第五金属靶15依次在第一激光脉冲6、第二激光脉冲7、第三激光脉冲8、第四激光脉冲9以及第五激光脉冲10的辐照下，产生具有时间差的五个X射线脉冲。其中，第一～第五激光脉冲分别通过五台脉冲激光器在电脉冲序列的触发下生成。可选的，所述金属靶阵列的材质为金、铜、铝、钛、镍或铁。可选的，所述记录介质为X射线胶片或X射线成像板。参见图3，为本实施例提供的周期性激光脉冲序列的示意图。本实施例中5个激光脉冲辐照对应的金属靶产生相应的X射线脉冲透射爆炸箔飞片2，形成多个时间点的X射线图像，分别在0，T，2T，3T，4T等五个时刻点产生X射线脉冲对爆炸箔飞片2进行透射成像。对于周期性固定的激光脉冲序列，可以记录过程的总时间长度为Ttotal＝N-1*T其中N为激光脉冲序列中激光脉冲的个数，本实施例中N＝5，T为激光脉冲之间的时间间隔，提供5幅X射线图像。参见图4，该图为本实施例提供的周期可变的激光脉冲序列的示意图。5个激光脉冲分别在0，T1，T1+T2，T1+T2+T3，T1+T2+T3+T4等五个时刻产生X射线脉冲对爆炸箔飞片2进行透射成像。对于周期可变的激光脉冲序列，可以记录过程的总时间长度为其中Tn为第n个脉冲和第n+1个脉冲之间时间间隔，提供5幅X射线图像。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明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发明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发明所附的权利要求的保护范围。

权利要求：1.一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，包括信号同步装置17、脉冲激光器阵列21、金属靶阵列1、小孔成像板3以及记录介质4；所述信号同步装置17用于输出电脉冲序列；所述脉冲激光器阵列21的各激光器用于在电脉冲序列的触发下，按顺序依次输出激光脉冲，各激光脉冲形成激光脉冲序列；所述金属靶阵列1的各金属靶与激光器一一对应，用于在激光脉冲序列的辐照下，按顺序依次产生X射线脉冲，各X射线脉冲形成X射线脉冲序列；所述金属靶阵列1与记录介质4分别位于小孔成像板3的两侧，待测爆炸箔装置20安装在金属靶阵列1与小孔成像板3之间，其中，待测爆炸箔装置20的起爆响应于所述电脉冲序列的首个电脉冲；所述X射线脉冲序列用于辐照待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2；所述记录介质4用于对爆炸箔飞片2进行成像。2.如权利要求1所述的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，所述金属靶阵列1中的金属靶按等间隔排列。3.如权利要求1所述的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，所述金属靶阵列1中各金属靶的靶面法线垂直于小孔成像板3。4.如权利要求1所述的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，所述金属靶阵列1、小孔成像板3、待测爆炸箔装置20以及记录介质4相互对齐。5.如权利要求1所述的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，待测爆炸箔装置20起爆后产生的爆炸箔飞片2沿垂直于小孔成像板3轴线方向飞行。6.如权利要求1所述的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，所述金属靶阵列1的材质为金、铜、铝、钛、镍或铁。7.如权利要求1所述的一种爆炸箔飞片X射线动态成像系统，其特征在于，所述记录介质4为X射线胶片或X射线成像板。

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