超短脉冲激光与固体靶相互作用的硬X射线能谱

本实验使用高纯锗探测器，运用单光子法，对超短脉冲激光与固体铜靶相互作用产生的硬X射线能谱进行测量。实验结果表明：在激光强度I≈8×10¹⁶W/cm²的P极化光以45°入射角照射5 mm铜靶、探测立体角为4.5×10^－6的实验条件下，产生的硬X射线的能量主要集中在低于100keV能量范围内，超热电子温度分别为(7.4±0.7)keV和(19.5±1.6)keV。     

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量和能谱的实验测量

为了研究强激光与固体靶相互作用产生的电离辐射危害,本文在星光Ⅲ300TW强激光装置上开展了一系列激光打靶实验。实验使用的激光功率密度为5×10~(18)~4×10~(19)W/cm~2,激光脉冲能量为60~153J,靶为直径1mm、厚度1mm的Ta圆柱,本文分别对X射线剂量、X射线能谱和超热电子能谱进行了测量。实验结果表明,测量到的单发最大X射线剂量约为16.8mSv,靠近激光传播方向(0°),距靶50cm处;激光0°方向的X射线剂量随激光功率密度的增加而显著增加,激光90°方向的X射线剂量随激光功率密度的变化相对较小;测量到的X射线能谱可大致用含有两个X射线温度的指数分布函数描述,其中0°方向测量到的X射线温度为0.4~1.15 MeV,90°方向测量到的X射线温度为0.25~0.54 MeV;实测超热电子温度与Wilks定标率符合较好。     

热释光探测器在脉冲硬X射线能谱测量中的应用

介绍了TLD－3500热释光读出器和GR－100M型热释光剂量片构成的探测器在脉冲硬X射线辐射参数测量中的应用。详细论述了采用滤波荧光法与热释光探测器相结合测量10－10keV的硬X射线能谱的物理思想，在综合考虑了测量环境的具体情况下，设计研制了硬X射线测量系统，建立了热释光探测器对硬X射线绝对能量响应的标定方法。该方法已成功用于脉冲辐射装置“强光1号”的测量，并得到了实测数据。     

DPF脉冲X射线能谱测量

采用滤光法对ＤＰＦ脉冲Ｘ射线源的Ｘ射线能谱进行了测量,取得了较好的结果,为辐尖环境测量提供了一种手段。     

基于金刚石超短超强激光脉冲X射线剂量仪研制

基于金刚石探测器研制了脉冲X射线剂量测量仪，并对其性能进行进一步研究测试，使用蒙特卡罗软件FLUKA对测量仪进行了全装置建模，基于该模型完成了能量和角响应模拟。在中国计量科学院对仪器进行了实验校准，实验内容包括仪器对于¹³⁷Cs、⁶⁰Co的能量响应以及剂量率响应校准，以及仪器对于¹³⁷Cs的角响应校准，结果表明仪器输出电流与剂量率具有较好的线性，仪器未表现出明显的饱和现象，且仪器对¹³⁷Cs具有较好的角响应，最大差异不超过18%。基于3、6 MV电子脉冲加速器和“XG-III”等激光装置开展了相关验证实验，获得了与Unidos标准电离室、TLD较为一致的结果，最大误差分别为7%和36%。基于以上模拟和实验，进一步验证了本仪器应用于超短超强激光装置致脉冲辐射场剂量实时测量的可行性，为此类脉冲辐射场提供了剂量率测量手段。     

快脉冲硬X射线能谱测量实验研究

研究设计了以解析吸收片后的透射率来测量快脉冲硬X射线辐射场能谱的实验方法。对实验方案进行了理论模拟设计,并获得了解谱必要的理论数据,通过测量不同吸收片后光强的实验方法获得了透射系数,用微扰的数学方法完成了测量谱的解析,复现了测量位置处快脉冲硬X射线辐射场能谱,最后对该方法的可靠性进行了验证。     

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线的辐射安全初步研究

激光技术的迅速发展使得国际国内涌现出一批强激光装置,而这些装置中强激光与固体靶相互作用所致硬X射线产生的辐射危害也逐渐被人们发现和重视.通过广泛的调研,对强激光与固体靶产生硬X射线的物理过程及其源项特点进行了分析和讨论,包括激光到电子的能量转换效率,热电子能谱和电子温度,以及热电子所产生硬X射线的能谱等,并且得到了激光强度在1014到1020 W/cm2之间的激光与靶相互作用后,产生的X射线剂量的初步评估结果.最后以斯坦福直线加速器中心(SLAC)的一个强激光装置为例,介绍了其辐射安全系统的初步设计.研究结果为强激光装置的辐射安全评估及其安全系统设计提供了相关参考.     

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量的蒙特卡罗模拟

本文利用蒙特卡罗程序FLUKA建立了强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量估算模型,通过与文献结果进行比较,对计算模型进行了验证。利用该计算模型研究了不同电子温度、不同靶材料(包括金、铜和聚乙烯3种常见靶材)和厚度对X射线剂量的影响。计算结果表明,X射线剂量与电子温度密切相关,并会受到靶参数的影响。相同靶厚情形下,Au靶产生的X射线剂量约为Cu靶产生的X射线剂量的1.2倍,约为PE(聚乙烯)产生的X射线剂量的5倍。另外,相较于其他靶厚,当选取电子的平均射程为靶厚时,产生的X射线剂量较大。这些计算结果将为强激光装置中电离辐射剂量的评估提供相关参考。     

单光子入射方法测量超快硬X射线能谱

利用单光子入射方法测量了高强度超短脉冲激光 (1 3 0fs,1 0 16 W cm2 ,744nm)与固体等离子体相互作用产生的超快 (ps)硬X射线 (>3 0keV)能量连续谱。采用铅屏蔽、激光脉冲和线性门同步符合技术将HPGeX射线谱仪的本底计数率降低到 1 0 -4 炮 ,满足了单光子计数时的低本底要求。用该谱仪实际测量了激光等离子体产生的超快硬X射线能谱 ,所得结果与理论预期符合。     

脉冲硬X射线能谱软化方法数值分析

基于轫致辐射原理,提出了通过轫致辐射靶优化设计软化脉冲硬X射线能谱的方法。采用MCNP程序模拟了复合薄靶和反射靶的输出参数,分析了复合薄靶中转化靶和电子吸收材料厚度对脉冲硬X射线能谱、转换效率以及透射电子份额的影响;给出了反射靶透射和反射X射线能谱、转换效率的差异及其随电子入射角度的变化规律。根据模拟结果分析了两种方法的可行性,并进行了实验验证,为轫致辐射靶的优化设计提供参考。     

超短超强激光与固体靶相互作用所致X射线剂量实验研究

超短超强激光与固体靶相互作用可产生显著的X射线剂量,其辐射防护问题是辐射防护和激光等离子体物理的学科交叉问题,对超短超强激光装置安全运行至关重要。为验证清华大学所提出的剂量评估公式,对超短超强激光与固体靶作用所产生的X射线剂量开展了实验研究。设计了用于屏蔽靶室内超热电子和散射光子的屏蔽结构,仅测量超热电子和固体靶作用所产生的X射线剂量,并开展蒙特卡罗模拟评估其屏蔽效果。基于星光 Ⅲ激光装置对不同激光功率密度（7×1018~4×1019 W/cm2）下不同角度上的X射线剂量开展了实验测量,并与不同的剂量评估公式结果进行了比较分析,实验中还对不同剂量测量探测器的响应进行了比较。计算结果表明,所设计的屏蔽结构能很好地屏蔽超热电子和散射光子。实验结果表明,清华大学所提出的剂量评估公式较文献公式能更好地与实验结果吻合。随激光功率密度的增加,前向的X射线剂量较侧向增加得更快。     

超短脉冲X射线激发荧光寿命谱仪的设计与研制

介绍了一种利用超短脉冲X射线作为激发光源,用时间关联单光子计数法进行测量的荧光衰减时间谱仪的设计与研制。该仪器具有时间分辨率高、测量动态范围大、使用方便等优点,可应用于晶体、粉末和液体等各种样品的测量,该仪器同时还具有很强的扩展性。     

X射线吸收光谱技术中的滤光片研制

在同步辐射X射线吸收光谱(XAS)实验中,X射线滤光片用于吸收样品的康普顿散射和弹性散射,改善荧光信号的质量。我们将ZnO颗粒分散在聚氨酯溶液里,通过恰当的喷涂工艺,获得ZnO滤片。X射线衍射(XRD),X射线荧光(XRF)及X射线吸收光谱(XAS)实验结果表明：在滤片制备过程中,ZnO结构保持不变。进一步地,ZnO滤片用于测量Ga2O3的GaK边XAS谱,显示出好的信噪比。采用同样的方法还制备了其它X射线滤光片,表明这种X射线滤光片制备技术的可行性和实用性。     

Interpretation of the pre-edge X-ray absorption fine structures in MnO

The weak pre-edge features in the Mn AT-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectrum of manganese monoxide (MnO) were investigated by comparing experimental data with dipolar and quadrupolar cross-section calculations in the framework of multiple-scattering theory. We assign the first pre-edge feature to a direct quadrupolar transition from Is core state to 3d molecular orbitals of the central atom, e.g., the lowest in energy, due to the more effective attraction of the core hole. The second peak in this region arises unambiguously from the hybridization between p-orbitals of the central atom with higher-shell metal octahedral orbitals.     

用XRF技术测量聚氯乙烯塑料制品中铅的含量

用X射线荧光分析方法（XRF）测量并定量分析了一些聚氯乙烯塑制品中的铅的含量，结果显示样品中铅含量均大于1％，足以对人体机能产生损害，建议开发新的稳定剂取代铅的化合物。     

软X射线喷射冲量的解析计算

基于X射线能量沉积的分配原则,给出了一种脉冲软X射线喷射冲量的解析计算方法,并在“强光一号”加速器上实验测量了软X射线辐照产生的喷射冲量。该解析计算方法的计算结果与BBAY公式计算结果一致,也与实验结果符合较好。本解析计算方法可应用于工程上对X射线喷射冲量的估算。     

同步辐射反射法测定液体结构方法研究

用北京同步辐射装置4W1C光束线Huber五圆测角仪反射法测定液体结构的实验方法.以Na2SO4溶液的散射实验为例,简单介绍了样品池构造、散射几何布局、样品准直、扫描条件和扫描方式;详尽叙述了实验散射强度数据的校正方法,如样品池窗口净吸收、空气散射、偏振校正、吸收校正和几何校正等;演示了溶液结构函数和径向分布函数的计算方法,包括Compton散射强度和乱真峰的扣除技巧.研究表明,用同步辐射反射法获得了高质量的X射线散射数据.     

高效X光背光源靶材料的研究进展

靶材料的成分、微结构和密度是决定激光驱动X光背光源光子能量和强度的关键参数。基于此,介绍了背光源靶的分类、靶材料的制备及其与强激光的作用机制。背光源靶有着由稠密靶向欠稠密靶发展的趋势,其中,泡沫疏松靶以其操作安全和可选成分广泛等优点成为高效欠稠密靶。泡沫疏松靶材料又包含纳米纤维和气凝胶：纳米纤维是由静电纺丝结合热处理工艺制备的,具有成型性好、发光原子含量高等特点;而气凝胶靶则通过溶胶-凝胶技术结合超临界流体干燥工艺制备,其微结构均匀、理论转换效率高,但目前合成条件复杂、发光原子含量较低。结合多种溶胶-凝胶技术合成密度低、发光原子含量高的块体气凝胶将成为背光源制靶重要的研究方向。     

用于激光等离子体诊断的滤波-差分硬X光谱仪

介绍了利用滤片和Si导体探测器差分阵列组合的硬X光谱仪的工作原理、结构性能和测谱特点。给出ICF实验考核结果。