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。     

腔内辐射温度的实验研究

介绍利用两台软 X 射线能谱仪和多针孔软 X 射线条纹相机配合诊断腔内的辐射温度。实验解决了因等离子体喷射引起的诊断口缩孔带来的测不准问题,测到了诊断孔的二维缩孔图像和缩孔时间过程,从而给出了腔内辐射温度随时间的变化关系,通过实验数据分析,建立了初步的诊断孔缩孔模型。     

软X光平焦场光栅光谱仪及其实验应用

介绍了用于 X 光激光研究的软 X 光平焦场光栅光谱仪的原理、结构及实验应用结果。此类谱仪有两种:一种是采用名义刻线为 1200 l/mm 的变间距光栅,摄谱范围为 5～50 nm;另一种采用 2400 l/mm 的变间距光栅,摄谱范围达 1～10 nm。着重对前一种谱仪的实验应用作了介绍。得到了用软 X 光底片记录时,谱分辨率为 0.01 nm;与软 X 光扫描相机配合,作时间分辨记录时,谱分辨为 0.05 nm,时间分辨本领为 30 ps。最后还对该谱仪利用凹柱镜及凹球镜的消象散结构作了介绍,也给出了放大率为 5 倍和空间分辨本领达到 25 μm的实验结果。     

辐射输运用泡沫密度测量不确定度分析

低密度泡沫材料是X光辐射输运实验的首选介质,而低能X射线照相法是泡沫密度测量的重要手段。本工作主要研究泡沫密度测量过程中的各种误差来源,按照国际通用方法对各不确定度分量进行合成与扩展,得到了该方法的不确定度评定。结果表明,该方法的横向分辨率优于10μm,密度测量不确定度小于4.7％,已成功用于SGⅡ物理实验中,取得了满意的效果。     

金M带谱时空特性研究

给出了金M带谱细致结构及金M带发射的空间尺度利时间尺度。用晶体谱仪配软X光条纹相机测得三倍频激光与发泡金盘靶相互作用金M带发射的时间尺度是:E_L=46J,τ=571ps时,金M带发射持续时间(FWHM)约850ps。用狭缝配晶体谱仪测得金M带     

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。     

基于ISO 4037-1：2019对60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的研建

以ISO 4037 1：2019为依托,使用大体积自由空气电离室作为测量器具,采用半值层法建立60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质,实验得出的各辐射质的第1半值层和第2半值层的值均在标准规定的误差范围内。使用高纯锗谱仪对建立的X射线参考辐射质进行测量,得到不同辐射质下的脉冲幅度谱。数据处理和分析结果表明,建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质的谱分辨率、平均光子能量和有效能量与ISO 4037 1：2019的推荐值有较好的一致性。本次实验建立的60~250 kV窄谱系列X射线参考辐射质满足ISO 4037 1：2019要求。     

软X相机冷却回路分析与测试

软X射线相机用于测量托卡马克装置放电时等离子体辐射的软X射线在空间上的分布.在真空室烘烤时,软X射线相机周围的温度会达到250℃,需对探测器进行冷却.针对软X射线相机冷却需求,主要介绍了软X相机闭循环冷却回路的设计结构,并对冷却回路进行了热学仿真分析及实验测试.高压冷却气体通过密闭管道与探测器的换热器进行热交换,热交换...     

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。     

自背光法辐射不透明度实验研究

针对星光Ⅱ装置的实际条件,提出了以金箔背侧 X 光辐射作为样品加热源兼作背光源的特色自背光法,研究了辐射不透明度(自由程)实验方法。以波长为 0.35 μm,能量约 80 J,脉宽约 700 ps的强激光注入特色自背光靶,用空间分辨透射光栅配 X 光 CCD 由同一发打靶测得了半样品靶的源区、透射区和自发射区三区能谱分布图象,又由不同发次打靶分别测得了源谱、透射谱。样品材料为厚度 0.5 μm 和 1 μm,密度为 2.7 g/cm3的铝膜,以及密度为 0.042g/cm3,厚度为 42 μm 的碳氢发泡材料。实验由不同打靶发次测得的源谱和透射谱,初步获得了样品的谱分辨质量吸收系数,进而用空间分辨透射光栅谱仪、由同一发打靶获得了样品考虑自发射的谱分辨质量吸收系数。对样品温度、密度条件进行了相应的实验与理论研究。初步讨论了热碳元素辐射不透明度(Opacity)。     

小型化软X光能谱仪研制

为研制小型化软X光能谱仪,首先研制了一批小型化软X光探测元器件,包括中子辐照的砷化镓探测器、质子辐照的砷化镓探测器、多层膜反射镜、平面镜和小型化X射线二极管(XRD)等等。配置了多层镜光电导软X光能谱仪、平面镜小XRD软X光能谱仪和平面镜光电导软X光能谱仪等。这些谱仪都在“神光”Ⅱ上做了考核实验,并对这些谱仪作出了客观的评价。     

成像板对X射线的能量响应

作为X射线探测器,成像板的光激发光子信号对X射线的能量响应是非常重要的数据。利用同步辐射光源的单能X射线照射成像板,得到成像板对低能光子的能量响应曲线,并与MCNP程序计算结果进行对比分析,得到成像板响应函数的衰减模型。计算结果与实验结果一致,为进一步开展成像板在辐射测量领域的研究工作提供了参考。     

人工引雷高能辐射观测及数据分析研究

本文基于NaI（Tl）探测器搭建了人工引雷高能辐射观测系统。观测到了人工引雷产生的X射线爆发现象,4次成功的人工引雷实验中观测到3次X射线爆发信号。分析发现,人工引雷先导梯级过程的脉冲信号与高能辐射的脉冲信号具有一一对应的特征,表明先导梯级过程可能是闪电高能辐射的产生根源。     

高电荷态离子Ar13+轰击Mo金属表面形成靶原子X射线谱测量

本工作实验研究低能高电荷态Ar¹³⁺离子与金属Mo表面作用过程中Mo原子受激发射X射线和X射线强度随入射能量的变化。实验结果表明，低速高电荷离子与金属表面原子相互作用可有效地激发靶原子或靶离子内壳层电子而发射X射线。     

AlcatorC—Mod中H模式输运垒区的径向杂质输运

在AcatorC-Mod托卡马克边缘区域把用1．5mm径向分辨率测量软X射线发射率分布和高分辨率子密度、电子温度测量结合起来以便于简化H模式期间中Z杂质的输运分析。把氟辐射和氟输运的详细的模拟结果同实验测量结果比较,从而可获得H模式输运垒区的输运系数的知识。找到正好在界面以内存在强内杂质箍缩的证明。强内箍缩区与强电子密度梯度区完全吻合,这表明内箍缩可由离子密度梯度驱动,如新经典理论预言的那样。采用新经典杂质对流分布的模拟与实验顶宽度变化来诊断边缘扩散系数的变化。在不同类型的H模式之间观察到边缘扩散系数的重大差别。也识别出增强DαH模式中的边缘扩散系数的几个定标。这可能有助于阐明引起这种具有强引力约束模式的物理过程。     

γ辐射场探测特征γ全能峰绝对效率的Monte Carlo计算

将HPGeγ谱仪应用于评估放射性管道内过滤器滞留量,需要知道探测器对过滤器内γ辐射的绝对效率。根据Monte Carlo模拟光子输运过程的理沦,对过滤器内γ辐射的自吸收因子、路径上物质吸收因子、几何因子和晶体中的能量沉积等进行了描述。研究表明,实验检验模拟结果不确定度小于10％。     

低本底X、γ射线参考辐射装置研制

环境核辐射监测中,环境本底限制了环境剂量监测仪表的校准与检定,更决定工作人员的防护安全。论文研制由铅、镉、不锈钢、聚乙烯材料组成的低本底X、γ射线参考辐射装置及其实验系统装置。利用MCNP程序模拟验证不同能量点源下该装置对散射X射线的影响,以及在不同屏蔽条件下散射X射线注量分布,使用便携式谱仪(Na I)对户外、实验室内、该装置内进行本底计数和剂量率测量。结果表明:该装置内的剂量率和计数率分别为9.9 n Sv/h、82 gamma/s,相对于户外、实验室内剂量率降低4.6、7.28倍;计数率分别降低2.9、3.8倍,有效地降低本底水平。     

~(252)Cf源环境X光闪光照相光电接收系统的屏蔽

采用含硼聚乙烯、铅及铅玻璃等辐射屏蔽材料,设计和建立了252Cf源辐射环境下X光闪光照相光电接收系统的抗辐射综合屏蔽系统。理论分析和实验结果均表明,在屏蔽系统的综合屏蔽下,科研要求的典型辐射背景在CCD相机图像上形成的本底灰度要小于科学级相机的固有本底噪声一个量级,直接作用在CCD相机上的粒子和射线形成的白斑噪声比例约为1 pix/104pix,可以保证光电接收系统的图像采集质量。     

基于气体电子倍增器原理的高能X射线工业CT气体探测器

分析了高能X射线工业CT所常用的闪烁探测器的优缺点,及传统气体电离室探测器存在的不足。为克服这些缺点和不足,从X光子与物质相互作用理论出发,结合高能工业CT的结构特点,探讨了高能窄X射线束入射到薄金属片中X光子和光电子的输运过程,提出了以高密度的金属片作为X光子辐射转换体,以气体电子倍增器作为光电子倍增放大的新型高能工业CT探测器方案。并利用基于Linux平台的EGSnrc程序进行了Monte-Carlo仿真。从原理上说明了这种气体倍增探测器相对于传统气体电离室探测器,既有较高的探测效率,其体积也大为减小,替代高能工业CT传统的闪烁体探测器在理论上是可行的。