缝靶X光辐射特性诊断技术研究

在“星光Ⅱ”激光装置上,采用长柱缝靶模拟X光在柱腔内的输运过程,研究腔壁X光的辐射特性。实验中利用高时空分辨的X射线皮秒分幅相机和软X射线条纹相机从缝口观测腔内壁X光辐射时空分布,得到X光在腔中的输运速率、X光发射时间和轴向强度衰减量。利用X射线CCD针孔透射光栅谱仪观测到腔内X光辐射光谱随空间位置的变化,得到X光在输运过程中被多次吸收和发射后谱的变化特征。用XRD和Dante谱仪分别得到缝口、源和输运末端X光辐射总量和辐射温度。给出了实验中获得的典型结果,并对获得的结果进行了简要的分析讨论。     

柱腔靶X光辐射能量传输分解实验与理论分析

研究了柱腔靶中X光辐射能量传输。设计三种靶即源靶、输运靶(管靶)和缝靶进行分解研究,由源靶可得到输运的初始条件,由管靶得到输运的结果,由缝靶的测量可得到X光沿输运路径的衰减情况。运用简化的辐射输运模型,对三种分解靶的测量结果进行计算和分析。由实验和计算的结果推断X光在管靶中输运是指数衰减的,由数值计算结合实验结果得到辐射输运的定标公式。提出三种与辐射输运有关的自由程的概念,使得辐射输运的定标公式具有明确的物理意义。利用X光烧蚀的自相似解,得到等离子体对输运产生影响的定标公式。     

缝靶X光辐射特性诊断技术研究

在“星光Ⅱ”激光装置上, 采用长柱缝靶模拟 X 光在柱腔内的输运过程,研究腔壁 X 光的辐射特性。实验中利用高时空分辨的 X射线皮秒分幅相机和软 X射线条纹相机从缝口观测腔内壁 X光辐射时空分布,得到 X 光在腔中的输运速率、X 光发射时间和轴向强度衰减量。利用 X 射线 CCD 针孔透射光栅谱仪观测到腔内 X 光辐射光谱随空间位置的变化,得到 X 光在输运过程中被多次吸收和发射后谱的变化特征。用 XRD 和 Dante 谱仪分别得到缝口、源和输运末端 X 光辐射总量和辐射温度。给出了实验中获得的典型结果,并对获得的结果进行了简要的分析讨论。     

1.5～3 μm铝膜辐射热波实验诊断(英文)

以强激光加热腔靶形成强X光辐射烧蚀铝膜介质,用软X光能谱时间高分辨诊断技术观察到辐射热波,测得了质量烧蚀率。实验还观察到了X光辐射驱动的冲击波信号,得到了相应的冲击波压力。     

短波长激光超热电子产生和抑制机理的研究

介绍了在“神光Ⅰ”和“星光Ⅱ”上分别进行的二倍频、三倍频激光照射金盘靶、腔靶、碳氢有机膜平面靶的实验。通过测量硬X光谱推断超热电子特性,结合受激Raman散射光(SRS)和双等离子体衰变(TPD)产生的3/2ω_0谐波的观测,分析各种靶超热电子产生和抑制的机理,并探讨了抑制超热电子的有效途径。     

低Z材料辐射烧蚀与能量传输研究

在星光装置上,对0.35μm波长激光辐照金箔靶产生的X光辐射进行了研究。通过选择辐照激光参数,从金箔背侧获得了干净的强X光辐射源。以金箔背侧X光辐射作为辐射烧蚀源,系统地研究了低Z的C_8H_8,C_(10)H_(16)O_5和C_8H_8发泡样品的辐     

激光平面靶耦合中的非平衡辐射研究

研究了激光辐照平面Au靶所产生的等离子体状态及X光的谱特性。结果表明,激光辐照Au靶所产生的X光具有明显的非平衡特征;原子模型对X光的细致谱结构有明显影响。三温模型(假设辐射是平衡谱)给出的等离子体状态、激光吸收效率及激光-X光转换效率与非平衡多群辐射输运模型的计算结果基本一致,这表明三温模型在研究等离子体状态及能量分配等方面是适用的。     

XG-Ⅲ装置ps激光束线所致感生放射性评估研究

利用PIC与蒙特卡罗模拟方法对XG-Ⅲ装置在ps激光束线驱动的X射线源和中子源等多种工作模式下进行了剂量学评估,使用PIC模拟确定了高能电子源项后,将其作为蒙特卡罗软件FLUKA的输入数据,通过模拟计算得到了不同靶材在实验结束后不同时刻的感生放射性核素活度及在靶周围所致的剂量。模拟结果表明,对于激光驱动的轫致辐射X射线源,在每次打靶完成并冷却10 min后,在距靶表面1 cm处的感生放射性剂量率约为4 mSv/h,而在距靶表面30 cm处的感生放射性剂量率则已降低到15 μSv/h。对于激光驱动的光核反应产生的光中子源,冷却10 min后在距靶表面1 cm处的感生放射性剂量率小于10 μSv/h。除了靶的材料,靶厚度也会对靶周围的感生放射性剂量率变化情况产生影响,因此有必要在不同的照射环境下,针对不同的靶材及靶厚采取不同的辐射防护方案。本文研究结果可为超短超强激光设施的辐射风险分析及辐射防护工作提供相关参考。     

冷冻靶的环境热辐射屏蔽技术研究

通过建立三维柱腔冷冻靶计算模型,研究了外界环境辐射对间接驱动冷冻靶靶丸及燃料冰层温度场的影响。考虑柱腔内部激光入射孔（LEH）膜透光率对柱腔内靶丸和冰层温度场分布的影响,利用COMSOL软件对柱腔冷冻靶温度场进行了数值模拟计算。研究结果表明：受外界辐射影响,靶丸表面温度场呈两极热、赤道冷分布;LEH膜透光率越大,靶丸外表面温差和冰层内表面温差越大。当LEH膜透光率小于1%时,冰层内表面最大温差低于0.1 mK,可满足冰层均化和保持的要求。实验中,通过在LEH膜上镀不同厚度的铝层调控其透光率,并选择LEH膜镀铝层厚度为35 nm的冷冻靶开展了氘氘冷冻均化实验。结果表明：当LEH膜上的镀铝层厚度为35 nm时,冰层的保持能力得到大幅提升。从X射线相衬图像可知,冰层的厚度均匀性约为80.2%,粗糙度约为1.65 μm,平均厚度约为50.5 μm。     

康普顿背散射成像的蒙特卡罗模拟

康普顿背散射成像是利用康普顿效应判断被照射物体内部结构的方法，广泛应用于工业和医学诊断领域。介绍应用MCNP程序模拟康普顿背散城像的问题，计算了250keV电子轰击钨靶产生的X射线潜为源的X射线检测碳和铁的康普顿背散射光子角分布，得到这两种物质的不同散射特性。     

神光Ⅱ充气黑腔靶受激拉曼散射测量

激光等离子体不稳定性可能是间接驱动惯性约束聚变（ICF）的一个严重问题。本文基于神光Ⅱ钕玻璃激光装置开展了三倍频激光与充气黑腔靶相互作用实验研究,给出了受激拉曼散射（SRS）反射份额和散射光谱测量结果。由于等离子体尺度的变大,黑腔内电子温度较高,SRS增长率大,背向的SRS散射光能量增加,SRS的反射率由标准黑腔靶的0.05%以下增长到1%～1.5%。     

聚乙烯辐射交联与结晶结构的变化

通过傅里叶变换红外光谱、激光拉曼光谱、小角激光散射以及凝胶渗透色谱等，研究了室温辐照聚乙烯的结晶结构变化。辐照交联聚乙烯的红外光谱表明，作为聚乙烯晶区特征吸收的７３０ｃｍ＾－１吸收峰，１４６３ｃｍ＾－１和１４７４ｃｍ＾－１劈裂吸收峰均随辐照剂量而变化。拉曼光谱的峰位不随剂量而改变，但其强度却随之减小。经硝酸腐蚀的试样，其凝胶渗透色谱测得的数均分子量，随着辐照剂量的增加而增加，表明晶区内分子数减少。     

X-ray scattering in X-ray fluorescence spectra with X-ray monochromatic, polarised excitation - Modelling, experiment, and Monte-Carlo simulation

A systematic series of measurements has been carried out with monochromatic X-ray excitation with synchrotron radiation in order to check a physical model on X-ray scattering. The model has recently been successfully tested for the case of polychromatic, unpolarised excitation emitted by an X-ray tube. Our main purpose is the modelling of a physical background in X-ray fluorescence spectra, so that improved quantitative results can be achieved especially for strongly scattering specimens. The model includes single Rayleigh and Compton scattering in the specimen, the effect of bound electrons, the challenging Compton broadening and the polarisation degree. Representative specimens, measurement geometries and excitation energies have been selected with synchrotron monochromatic light at BAMline/BESSY II. Monte-Carlo simulations have been also carried out in order to evaluate the quality of the results achieved with the model.     

同步辐射X射线小角散射溶液样品蠕动实验装置的研制

研制了用于同步辐射X射线小角散射实验的溶液样品蠕动实验装置,其主要特点为可有效抑制X射线对溶液样品的辐射损伤、密封性能好、操作简便,且背景散射低、消耗样品量小,还可根据实验要求实现对样品温度的控制,进行变温原位测量。此外,通过实验对该装置的进样量和蠕动速度进行了标定,对防辐射损伤效果进行了验证。结果表明,该装置控制精度高,并可有效减小X射线在测量过程中对样品的辐射损伤。     

一种生物X射线小角散射光束线站自动换样溶液蠕动装置

利用同步辐射X射线小角散射技术可以研究溶液中蛋白质的结构信息。但是在实验过程中,高通量的X射线易造成蛋白质的辐射损伤,发生结构变化。本文介绍了一种自动换样溶液样品蠕动装置,在实验过程中利用Hamilton的PSD/4注射泵控制样品上下运动,减小单位体积照射时间以降低X射线对蛋白质的辐射损伤。此外,通过对注射泵、准直调节台和样品/缓冲液支撑台的协调控制实现了自动换样、回样和清洗功能,提高了实验效率。在上海光源生物X射线小角散射实验站进行了实验,通过对静止模式和蠕动模式下溶菌酶的散射曲线及回旋半径的测量,表明该装置可达到很好的防辐射损伤效果,实现了预期的样品蠕动装置功能。     

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.     

Monochromatic X-ray sources based on a mechanism of real and virtual photon diffraction in crystals

A source of monochromatic X-ray radiation is wanted in industry, science, medicine and so on. Many ways of making such a source are known. The present work describes two mechanisms for the creation of a monochromatic X-ray beam, which are parametric X-ray radiation (PXR) and bremsstrahlung diffraction (DBS). Both the experiments were carried out using an electron beam at a microtron. During the first experiment, the DBS process was investigated as a scattering of the Bremsstrahlung (BS) beam on the crystallographic surfaces of tungsten and pyrolytic graphite crystals. The second experiment consisted in the registration of the PXR and DBS yield during the passage of the electrons through the same crystals as in the first experiment. The spectral and orientation radiation characteristics and simulation results obtained for the DBS and PXR processes are presented. It is shown that the usage of mosaic crystalline targets is rather useful in order to obtain a monochromatic X-ray source based on bremsstrahlung diffraction from moderately relativistic electrons.     

现场校准用便携式X射线照射装置的优化设计及辐射特性研究

中国原子能科学研究院计量测试部研制了一款用于校准现场固定式X、γ辐射剂量仪的便携式X射线照射装置。首先利用蒙特卡罗软件建立模型,对出射口准直光阑结构进行优化设计,随后,对所建参考辐射场射束范围、均匀性及散射辐射进行模拟计算,并利用TW32005电离室进行了实验验证。在本研究所选辐射质、管电流及参考点-焦斑距离条件下,所建立的辐射场能量范围为60～164 keV,空气比释动能率在0.08～565 mGy/h,周围剂量当量率在0.13～892 mSv/h,为后续利用便携式X射线照射装置开展现场校准技术研究奠定了基础。结果表明,经优化设计后的准直光阑在满足准直限束需求的同时有效减轻了自身重量,便携式X射线参考辐射场特性满足GB/T 12162.1—2000要求,验证了所建模型的正确性及蒙特卡罗方法用于便携式X射线参考辐射场特性研究的有效性。     

用X光小角散射法研究氧化铁干凝胶结构

应用同步辐射X光小角散射法对采用溶胶 凝胶方法制备、并经过不同温度热处理的纳米氧化铁干凝胶的孔隙结构进行研究。从孔隙的大小分布、比表面和分形行为等三个方面进行分析。结果表明 :氧化铁干凝胶中的孔隙呈多分散性 ,平均孔径大小随热处理温度的升高而增大 ;体系具有质量分形特征 ,随热处理温度的升高 ,分形维数增大 ,所拥有的分形尺度范围变窄。     

X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置的建立

为了实现诊断水平X射线剂量率值的准确测量,并开展量值的溯源与传递工作,本文根据IEC 61267—2005标准的要求,建立了管电压40~150 kV、剂量率1.0×10^-3~10 Gy/h的X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置,实验测量给出了不同辐射质下的辐射场特性,并评定给出了辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度。实验测量结果表明,RQR5辐射质在距离X射线光斑焦点1.0 m处,均匀性＞99.0%的辐射野为ø8.0 cm,均匀性＞95.0%的辐射野为ø10.0 cm;散射对辐射场的贡献＜0.9%;在1.0~5.0 m范围内的距离平方反比律偏差＜2.0%;标准电离室测得辐射场剂量率重复性为0.1%。对RQR2~RQR10系列与RQT8~RQT10系列辐射质的半值层和同质系数进行测量,其半值层偏差不超过±0.09 mm,同质系数偏差不超过±0.02。辐射场空气比释动能率的相对扩展不确定度评定结果为U_rel=3.8%(k=2)。辐射质特性实验测量结果表明,X射线空气比释动能(诊断水平)标准装置的各项性能指标均满足IEC 61267—2005等标准要求。