一种偏振的单脉冲X射线产生装置和方法与流程

本发明属于核天体物理领域，具体涉及一种偏振的单脉冲x射线产生装置和方法。

背景技术：

1、近年发现的许多新型天体，如类星体、中子星、星际分子射电源、x射线源、γ射线源等，它们的辐射谱形、偏振状态、光变特性等与热辐射有明显区别，例如，类星体和射电星系能发射有偏振特性的幂律型射电谱。因此，非热辐射机制的研究日益受到重视。

2、x射线是高能光的一种形式，在太空中物质处于极端条件下会产生x射线，如剧烈碰撞、巨大爆炸、高温高压、快速旋转和强磁场。产生的x射线携带有关射线产生时极端条件的详细信息。其中偏振光能够反应关于光来自哪里和通过什么产生的独特细节。

3、光由相互连接的电场和磁场波组成，它们相互作用的方式使它们以与光传播路径成直角的方式振荡或振动。振动可以是上下、左右或介于两者之间的任何位置。而偏振光由仅在一个方向上振动的电场组成。但是地球的大气层阻挡了宇宙中的x射线到达地面，导致在地面无法探测到宇宙中发射的x射线，导致在地面无法模拟天文探测装置在宇宙中所受到的x射线辐射。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种偏振的单脉冲x射线产生装置和方法，用于模拟黑洞、超新星和其他天文现象产生的偏振的单脉冲x射线，能够在地面模拟宇宙中生成的偏振的单脉冲x射线，为天文探测装置模拟对应的射线条件，创造相关测试环境。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，一种偏振的单脉冲x射线产生装置，所述装置包括x光机、屏蔽体、偏振靶、x射线毛细管、控制器、旋转电机以及转轮，所述控制器和所述x光机、所述转轮以及所述旋转电机进行连接，所述屏蔽体设置于所述x光机的四周，所述转轮设置于所述x光机的下侧，所述偏振靶设置于所述转轮的下侧并与所述x光机呈一定角度，所述x射线毛细管设置在所述偏振靶的出射光方向，所述控制器控制所述x光机产生x射线，所述屏蔽体用于控制所述x光机产生的x射线束方向，所述控制器用于控制所述旋转电机的转速，所述转轮和所述旋转电机进行连接，所述转轮随着所述旋转电机转动，所述转轮对所述x光机出射的射线进行屏蔽和分割，以形成单脉冲x射线，单脉冲x射线入射所述偏振靶形成偏振的单脉冲x射线，所述x射线毛细管用于对产生的单脉冲偏振x射线进行汇聚。

4、进一步，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器通过总线和所述x光机连接，所述旋转电机和所述转轮均通过总线和所述第二控制器连接。

5、进一步，在所述转轮和所述偏振靶之间设置第一光阑，在所述偏振靶和所述x射线毛细管之间设置第二光阑。

6、进一步，所述屏蔽体包括第一屏蔽体和第二屏蔽体，所述第一屏蔽体和所述第二屏蔽体对称设置于所述x光机左右。

7、进一步，所述旋转电机和所述转轮通过连杆进行连接，所述旋转电机通过所述连杆带动所述转轮旋转。

8、进一步，在所述转轮上设置出射孔，所述控制器通过控制所述旋转电机的转速，进而控制所述x射线脉冲辐射的宽度。

9、进一步，通过下式计算x射线脉冲辐射的宽度：

10、t＝l/ωr

11、其中，t为x射线脉冲辐射的宽度；l为出射孔的尺寸大小；ω表示所述转轮的转速；r是出射孔中心到转轮中心的距离。

12、进一步，通过公式p＝(1-k)/(1+k)计算所述偏振靶出射x射线的偏振度，其中θ为x光机产生的偏振单脉冲光源与偏振靶之间的角度，k为偏振靶反射x射线的偏振因子，k＝cos2(2θ)。

13、进一步，所述偏振靶的靶材包括钼靶、布拉格靶和巴克拉靶。

14、第二方面，一种偏振的单脉冲x射线产生方法，所述方法通过本发明第一方面及其任一可选实施方式所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置产生偏振的单脉冲x射线，所述方法通过控制所述x光机产生x射线，所述屏蔽体控制所述x光机产生的x射线束方向，所述控制器控制所述旋转电机的转速，所述转轮随着所述旋转电机转动，所述转轮对所述x光机出射的射线进行屏蔽和分割，以形成单脉冲x射线，单脉冲x射线入射所述偏振靶形成偏振的单脉冲x射线，所述x射线毛细管用于对产生的单脉冲偏振x射线进行汇聚。

15、本发明的有益技术效果在于：用于模拟黑洞、超新星和其他天文现象产生的偏振的单脉冲x射线，可以为天文探测装置模拟对应的射线条件，创造相关测试环境。

技术特征：

1.一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：所述装置包括x光机、屏蔽体、偏振靶、x射线毛细管、控制器、旋转电机以及转轮，所述控制器和所述x光机、所述转轮以及所述旋转电机进行连接，所述屏蔽体设置于所述x光机的四周，所述转轮设置于所述x光机的下侧，所述偏振靶设置于所述转轮的下侧并与所述x光机呈一定角度，所述x射线毛细管设置在所述偏振靶的出射光方向，所述控制器控制所述x光机产生x射线，所述屏蔽体用于控制所述x光机产生的x射线束方向，所述控制器用于控制所述旋转电机的转速，所述转轮和所述旋转电机进行连接，所述转轮随着所述旋转电机转动，所述转轮对所述x光机出射的射线进行屏蔽和分割，以形成单脉冲x射线，单脉冲x射线入射所述偏振靶形成偏振的单脉冲x射线，所述x射线毛细管用于对产生的单脉冲偏振x射线进行汇聚。

2.如权利要求1所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器通过总线和所述x光机连接，所述旋转电机和所述转轮均通过总线和所述第二控制器连接。

3.如权利要求1所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：在所述转轮和所述偏振靶之间设置第一光阑，在所述偏振靶和所述x射线毛细管之间设置第二光阑。

4.如权利要求1所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：所述屏蔽体包括第一屏蔽体和第二屏蔽体，所述第一屏蔽体和所述第二屏蔽体对称设置于所述x光机左右。

5.如权利要求1所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：所述旋转电机和所述转轮通过连杆进行连接，所述旋转电机通过所述连杆带动所述转轮旋转。

6.如权利要求5所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：在所述转轮上设置出射孔，所述控制器通过控制所述旋转电机的转速，进而控制所述x射线脉冲辐射的宽度。

7.如权利要求6所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：通过下式计算x射线脉冲辐射的宽度：

8.如权利要求7所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：通过公式p＝(1-k)/(1+k)计算所述偏振靶出射x射线的偏振度，其中θ为x光机产生的偏振单脉冲光源与偏振靶之间的角度，k为偏振靶反射x射线的偏振因子，k＝cos2(2θ)。

9.如权利要求1所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置，其特征在于：所述偏振靶的靶材包括钼靶、布拉格靶和巴克拉靶。

10.一种偏振的单脉冲x射线产生方法，其特征在于：所述方法通过权利要求1-9中任一权利要求所述的一种偏振的单脉冲x射线产生装置产生偏振的单脉冲x射线，所述方法通过控制所述x光机产生x射线，所述屏蔽体控制所述x光机产生的x射线束方向，所述控制器控制所述旋转电机的转速，所述转轮随着所述旋转电机转动，所述转轮对所述x光机出射的射线进行屏蔽和分割，以形成单脉冲x射线，单脉冲x射线入射所述偏振靶形成偏振的单脉冲x射线，所述x射线毛细管用于对产生的单脉冲偏振x射线进行汇聚。

技术总结本发明涉及一种偏振的单脉冲X射线产生装置和方法，包括X光机、屏蔽体、偏振靶、X射线毛细管、控制器、旋转电机以及转轮，控制器和X光机、转轮以及旋转电机进行连接，屏蔽体设置于X光机的四周，X光机产生X射线，屏蔽体对产生的X射线束方向进行控制，转轮设置于X光机的下侧，转轮对X光机出射的射线进行屏蔽和分割，以形成单脉冲X射线，偏振靶设置于转轮的下侧并与X光机呈一定角度，单脉冲X射线入射偏振靶形成偏振的单脉冲X射线。X射线毛细管设置在偏振靶的出射光方向，以对产生的单脉冲偏振X射线进行汇聚。采用本发明中公开的方法，能够产生偏振的X射线脉冲，用来模拟宇宙天文现象所产生的偏振单脉冲X射线。技术研发人员：王弘昱,段嘉宇,李凯伦,张教宇,唐智辉,韦应靖,方登富,黄政林,王雨青受保护的技术使用者：中国辐射防护研究院技术研发日：技术公布日：2024/11/14