平行式Schmidt型龙虾眼X射线光学系统研究

龙虾眼X射线系统是实现大视场X射线成像的有效手段。现研制了由多组平行玻璃平板构成的Schmidt型X射线龙虾眼光学系统,开展了X射线聚焦和成像的演示实验。基于掠入射反射理论,以210μm厚的超光滑平板玻璃作为光学元件,通过堆叠的方式制作了放大倍数为1的演示系统。用8keV的X射线光源对系统进行了聚焦和实验,直径280μm的光源聚焦半高宽约为320μm,与理论模拟结果基本一致。利用X射线背光照明,得到2mm×2mm大小图样的成像。实验结果表明,该龙虾眼光学系统可以在几毫米视场下达到百微米分辨。     

激光等离子体X射线能谱诊断

为了诊断激光装置聚爆靶辐射等离子体内部的分布及运动过程,搭建了基于球面弯曲晶体的能谱成像系统。该系统的核心元件为弯曲半径为200mm的石英球面弯曲晶体(1011),利用晶体的晶格结构进行反射,利用弯曲表面实现聚焦。在中国工程物理研究院神光Ⅲ原型激光装置上利用该能谱成像系统首次进行X射线能谱成像实验。IP成像板得到了清晰的高Z元素Au等离子体X射线能谱。能谱信息分析显示,石英球面弯曲晶体得到的能谱分辨率约为1 380,与能谱分辨模型理论值的误差为3.9%。该结果表明石英球面弯曲晶体具有很好能谱分辨能力。     

一种提高太赫兹波成像分辨力的方法

成像分辨力低是影响太赫兹波成像系统在质检、安全和医疗领域应用的重要因素之一。用返波管（BWO）作为太赫兹波辐射源搭建了一个连续太赫兹波点扫描透射成像系统。采用扫描步长小于系统聚焦光斑尺寸的方式获得样品物体的太赫兹透射图像,并利用增量维纳滤波法对该图像进行复原获得了超过系统衍射极限分辨力的太赫兹图像。实验结果表明该方法可以有效提高太赫兹波成像的空间分辨力。     

铝质滤波片在微聚焦钨靶X射线源相衬成像中的应用研究

实验室建立了以钨靶为光源的微聚焦X射线相衬成像系统,为减少应用过程中微聚焦光源的多色性对系统成像质量的影响,使用一系列不同厚度的铝质滤波片对弱吸收材料聚丙烯吸管进行微聚焦X射线相衬成像的研究。结果说明铝质滤波片能够改善成像质量,且随着铝质滤波片厚度的增加图像中物体的边缘特征的衬度呈指数衰减。为铝质滤波片在钨靶微聚焦X射线相衬成像系统中的应用提供了经验。     

X射线单色成像用透射式对数螺线晶体分析器

利用对数螺线晶体在大视场范围内的保角特性,研究了一种用于等离子体X射线单色成像的透射式对数螺线晶体分析器。与反射式弯晶成像谱仪相比,该分析器具有单能成像视场更大,实现相同放大倍数时的空间排布简单等优点。根据晶体衍射成像原理及对数螺线晶体的表面方程,分析了透射式对数螺线晶体分析器的成像原理以及成像性能,包括子午、弧矢放大倍数以及视场大小等。以铜靶X射线源为背光源,用研制石英晶体透射对数螺线分析器对网丝直径为100μm的金属网格进行了单色背光成像实验。实验结果表明,晶体分析器的空间分辨力约为30μm,子午和弧矢方向视场分别达到15.938 7mm和5.900 6mm。     

基于单次全反射椭球单玻璃管X射线聚焦镜表征光源参数

为了正确表征X射线光源参数,本文利用单次全反射椭球单玻璃管X射线聚焦镜,设计了一种测量X射线光源焦斑尺寸和焦深的方法。该方法利用椭球单玻璃管X射线聚焦镜具有单次全反射成像能力的特点,对多个已知焦斑尺寸的多毛细管X光透镜模拟光源的焦斑成像尺寸和椭球聚焦镜的面形误差进行表征,从而确定光源焦斑尺寸和经过椭球聚焦镜后的焦斑成像尺寸以及椭球聚焦镜的面型误差之间的通用数学关系。然后,通过分析待测光源焦斑经过椭球聚焦镜所成像的尺寸来得到被测量光源的焦斑尺寸。利用该法也同样可以得到光源焦深的大小。为了验证设计方法的可行性,测量了实验室微焦斑X射线光源的焦斑和焦深参数。测试显示:对于焦斑直径约为50μm、焦深约为20mm的光源,文中方法得到的算术平均值标准偏差分别为1.5μm和0.7mm。结果表明:本文设计的光源参数表征方法可以实现对微焦斑源焦斑尺寸和焦深的同时测量,在X射线源的研制和应用领域具有潜在应用。     

椭圆石英弯晶的积分衍射效率标定

椭圆弯晶谱仪具有测谱宽度大,能谱分辨力高等特点,并在"神光II"激光惯性约束聚变实验研究中得到了很好的应用。利用X射线衍射仪铜(Cu)靶X射线管作为X射线线光源,选取合适厚度滤片,抑制Cu-Kβ线及韧致辐射,测量了Cu-Kα能点处二氧化硅石英椭圆弯晶的积分衍射效率和摆动曲线半高全宽,并开展了针对上述两个重要参数随晶体弯曲曲率半径改变的测试验证,预估了能谱分辨力。结果表明,椭圆弯晶的积分衍射效率和摆动曲线半高全宽对晶体弯曲半径改变敏感,通过提高晶体弯曲度可增强晶体"镶嵌"效果。该结果可为下一步优化设计多用途性椭圆弯晶谱仪,以及完善X射线光谱定量化测量提供了数据支撑。     

激光等离子体X射线极化光谱研究

为了诊断激光等离子体X射线的极化光谱,研制了一种新型的基于空间分辨的极化谱仪。将平面晶体和球面弯晶色散元件在极化谱仪内正交布置,即在水平通道用PET平面晶体作为色散元件,而在垂直通道用Mica球面弯晶作为色散元件,球面半径为380mm。信号采用成像板进行接收,有效接收面积为30×80mm,从等离子体光源经晶体到成像板的光路约为980mm。物理实验首次在中国工程物理研究院激光聚变研究中心“2×10J激光装置”上进行,成像板获得了铝激光等离子体X射线的光谱空间分辨信号。实验结果表明该谱仪具有较高谱分辨率,适合激光等离子体x射线极化光谱的诊断。     

临床X射线相衬成像研究进展

X射线相衬成像在提高人体软组织成像的衬度分辨率及空间分辨率研究中具有潜在优势,是一项有着广阔发展前景的技术。它利用空间相干X射线投过物体后携带的相位信息进行成像,在临床上适用于软组织物体,可以减少吸收剂量,进而减轻病人的辐射损伤。本文详述了当今几种典型的X射线相衬成像方法,包括X射线干涉相衬,衍射增强相衬以及类同轴相衬的成像原理以及发展历程。通过对比表明了几种成像方法的优缺点。最后对临床X射线相衬成像有待解决的问题作了分析。     

球面弯曲晶体在X射线背光成像的应用

基于X射线布喇格衍射理论,研制了球面弯曲晶体分析器,用于研究和诊断惯性约束聚变的聚爆靶等离子体的形状、分布及稳定性.分析器的核心器件是石英球面弯晶,弯曲晶体半径为143.3 mm.首次利用石英球面弯曲晶体进行了单色X射线背光成像实验.采用接收面积为40 mm×30 mm的磷屏成像板作为接收装置,得到了清晰的铬靶单色X射...