一種x射線成像的針孔相機及激光輔助瞄準方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及成像領域，特別涉及到一種X射線成像的針孔相機以及激光輔助瞄準方法。
【背景技術】
[0002]X射線針孔相機是高溫等離子體成像診斷中最簡單也是最重要的診斷之一，廣泛應用于激光輻照產生高溫等離子體的各種研究中。X射線針孔相機通過對待測等離子體進行自發光成像，可以獲得諸如激光焦斑形狀、溫度分布、尺寸、輪廓等信息，對于定性了解激光聚焦狀態和等離子體狀態具有重要意義。X射線針孔相機是基于小孔成像原理的，工作原理及光路如附圖1所示。激光打靶產生的高溫稠密等離子體會產生很強的自發輻射，自發輻射包含了全波段的連續譜和一些特征分離譜。自發輻射，特別是X射線波段的自發輻射強烈的受等離子體溫度、密度等因素影響，因此從X射線自發輻射的成像中可以獲得等離子體的部分信息，進而給出激光聚焦情況、溫度分布等情況的定性結果。
[0003]為了獲得更高的空間分辨率，通常X射線針孔相機的針孔尺寸很小(約10mm)，放大倍數較大(5?10倍)。如圖1所示，要實現待測等離子體的自發光成像，等離子體(物)和針孔的連線必須落在接收底片上，因此對實驗前的瞄準調節有一定的要求。目前的瞄準調節方式主要有兩種，一是肉眼瞄準，一種是激光基準輔助瞄準。
[0004]肉眼瞄準的方式如圖2所示，靶位置放置定位小球，針孔板去掉，濾片、接收底片去掉，直接用肉眼從針孔相機的尾端觀測定位小球，通過調整針孔相機的姿態大致使得小球在針孔板安裝孔和接收底片安裝孔中間位置即可，然后再依次裝上針孔板、濾片和接收底片。這種方法簡便實用，但存在兩個問題:一是肉眼調整的可靠性問題，盡管針孔相機對調整要求不算太高，但在放大倍數較大、物像距較大的情況下，肉眼瞄準仍然可能帶來一定的不確定性;二是針孔相機背后必須有足夠的空間來進行肉眼觀測，這使得在靶室內部等空間局促的位置放置調整針孔相機變得比較困難。
[0005]激光基準輔助瞄準的方式如圖3所示，靶位置放置定位小球，特定方向的一束激光打在小球上，確定一個軸線。針孔相機的針孔板換成調節用針孔板(孔比較大)，然后通過整體調整針孔相機的姿態，使得激光基準束依次穿過調節用針孔板小孔和接收底片的中心孔即可，然后再依次換上針孔板、濾片和接收底片。這種方法精度很高，但針孔相機上的兩個孔去湊激光束，需要的調節維度比較多(至少需要兩維平移、兩維轉動)，調節比較繁瑣。

【發明內容】

[0006]本發明專利的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種X射線成像的針孔相機及激光輔助瞄準方法，本發明的X射線成像的針孔相機及激光輔助瞄準方法能夠應用于高溫等離子體研究，不僅能夠實現對針孔相機進行快速有效地調試，同時能夠提高瞄準可靠性，簡化了調節步驟并且節省調整時間。
[0007]為了達到上述發明目的，本發明專利提供的技術方案如下: 一種X射線成像的針孔相機，其包括針孔相機本體，該針孔相機本體包括有針孔板、針孔座外殼、通光筒、底片室、濾片、底片及底片盒，所述的針孔座外殼、通光筒和底片室依次機械螺紋連接且處于同一軸線上，所述針孔板上設有用于小孔成像的針孔，所述的濾片與底片及底片盒貼合以組成一個整體結構，該整體結構插入至底片室中，且濾片和底片的中心位置位于光軸上；
在所述底片室的外側固定有二維調節激光座，在二維調節激光座上與底片室相對的一側安裝有半導體激光器，在二維調節激光座和底片室的光軸位置開有供調節激光通過的小孔，所述二維調節激光座包括用于調節激光方向的調節機構，所述調節機構包括固定板、活動板、連接在固定板和活動板之間的鋼球、二根用于提供拉力的彈簧和二個調節螺紋副，其中一個所述調節螺紋副設在鋼球上方，另一個所述調節螺紋副設在鋼球的左右方向上；所述通光筒的底部固定在二維調節架上，所述二維調節架包括具有二維轉動調節功能的調節件，所述調節件包括一維傾斜臺和可左右轉動的旋轉臺，所述一維傾斜臺安裝在旋轉臺的可轉動結構上，所述一維傾斜臺的調節方向對應通光筒的軸線方向。
[0008]在本發明用于高溫等離子體研究中X射線成像的針孔相機中，所述針孔板上的針孔直徑為15μπι，所述二維調節激光座和底片室上開的小孔直徑為Imm。
[0009]—種對上述針孔相機進行激光輔助瞄準的方法，該方法包括有如下步驟:
第一步，將針孔板、針孔座外殼、通光筒、底片室、濾片和底片及底片盒組成無調節機構的標準針孔相機，所述的濾片與底片及底片盒貼合以組成一個整體結構，該整體結構插入至底片室中，且濾片和底片的中心位置位于光軸上；
第二步，在標準針孔相機中取出濾片、底片及底片盒，并將針孔板更換為調節用針孔板，在底片室的外側安裝固定二維調節激光座；
第三步，在二維調節激光座上安裝半導體激光器，打開激光電源，通過調節二維調節激光座使得調節用針孔板小孔、底片及底片盒中心、二維調節激光座前端小孔、半導體激光器出射口位于標準針孔相機軸線上，從而使激光從針孔相機前端的調節針孔板的針孔中穿出；
第四步，在革El位位置放置定位小球，在革G室內初步固定針孔相機，初步調整到定位小球距離；
第五步，打出激光光源，通過二維調節架來調整相機的整體姿態，使得針孔相機前端出射的激光照射在靶定位小球上；
第六步，測量針孔到定位小球的距離，拆下調節用針孔板并更換上針孔板，安裝濾片、底片及底片盒，取出半導體激光器，實現針孔相機的激光輔助瞄準。
[0010]在上述的本發明激光輔助瞄準的方法中，所述二維調節激光座的調節角度范圍為±30。
[0011]基于上述技術方案，本發明的針孔相機及激光輔助瞄準方法經過實踐應用取得了如下技術效果:
1、相比標準針孔相機的肉眼瞄準，本發明的針孔相機提高了瞄準的可靠性，并且不再受后方空間限制；
2、相比標準針孔相機的激光基準輔助瞄準，在保證高的瞄準可靠性的同時省去了基準架設、整體平移等調節，簡化了調節步驟，節省了調整時間。
【附圖說明】
[0012]圖1為傳統X射線針孔相機的工作原理。
[0013]圖2為傳統X射線針孔相機進行肉眼瞄準示意圖。
[0014]圖3為傳統X射線針孔相機進行激光輔助瞄準示意圖。
[0015]圖4為本發明X射線成像的針孔相機進行激光輔助瞄準結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面我們結合附圖和具體的實施例來對本發明一種X射線成像的針孔相機及激光輔助瞄準方法做進一步的詳細闡述，以求更為清楚明了地理解其結構組成以及激光輔助瞄準的方法。但不能以此刺艮制本發明專利的保護范圍。
[0017]本發明專利先是提供了一種X射線成像的針孔相機，該針孔相機包括針孔相機本體，用于實現對靶等離子體的X射線針孔成像，該針孔相機本體包括有針孔板1、針孔座外殼
2、通光筒3、底片室4、濾片5和底片及底片盒6，所述的針孔座外殼2、通光筒3和底片室4依次機械螺紋連接且處于同一軸線上，所述針孔板I上設有用于小孔成像的針孔，所述針孔的直徑為15mm，所述的濾片5與底片及底片盒6貼合以組成一個整體結構，該整體結構插入至底片室4中，且濾片5和底片的中心位置位于光軸上。
[0018]在所述底片室4的外側固定有二維調節激光座7，在二維調節激光座7上與底片室4相對的一側安裝有半導體激光器8，所述半導體激光器8的直徑為17-19mm，長度為40mm，所述二維調節激光座7用來調節半導體激光器8的指向，所述半導體激光器8用