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。     

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。     

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。     

6 MV医用电子直线加速器轫致辐射谱研究

用衰减法对6MV医用电子直线加速器的轫致辐射X射线能谱进行测量，并利用模拟电子—光子耦合输运的Monte-Carlo程序EGS4对已知的治疗头几何结构、靶材料和电子源等特征的医用电子直线加速器轫致辐射谱进行研究。实验测量结果和EGS4模拟计算结果符合较好。     

抽真空法测量自由空气电离室空气衰减修正因子

空气衰减对自由空气电离室是最大的修正项,对总的修正因子不确定度影响也大。本文采用钼靶X射线、真空管测试系统和圆柱型自由空气电离室测量电离电流,用EGSnrc(Electron Gamma Shower)程序模拟恒压管对X射线束额外损失的影响;用抽真空法对圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的测量,修正了实际测量中圆柱型自由空气电离室限束光阑入射面到收集极这段距离的空气衰减,得到准确的电离电流测量值。结果表明:自由空气电离室的电离电流与恒压管的压强成正比,恒压管对于X射线束额外损失小于0.5%;在钼靶X射线基准的4个辐射质条件下测得的圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子与德国物理技术研究院(The Physikalisch-Technische Bundesanstalt,PTB)的测量结果比较,呈现相同的变化趋势,符合实验要求和国际标准。圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的实验测量对于钼靶X射线空气比释动能的绝对测量具有科学参考价值。     

用薄靶厚衬底方法测量电子碰撞引起的K壳层电离截面

用能谱仪测量特征X射线,从而导出元素钛和钒的K壳层电离截面。为克服制靶困难,实验中采用薄靶厚衬底方法。通过电子输运计算,由厚衬底产生的反射电子对计数的影响得以修正。将结果和Green等的半经验公式以及Jessenberger等的测量数据进行了比较。     

12MeV无损检测用电子直线加速器靶的验证计算

本文研究12MeV无损检测用电子直线加速器靶的验证计算。首先通过具体分析无损检测用电子直线加速器中电子与靶相互作用的物理机理,由经验公式计算推得最佳靶厚及对应的靶产额、剂量率分布、X光子的转换效率;其次运用MCNP对常用靶材W、Au、Ta产生的X光子剂量率分布和转换效率进行对比计算,确定最佳靶材及靶厚;最后与实验结果对比,验证了靶计算过程的正确性。     

Fe、Co、V和Ti材料的X荧光效率测量

介绍了在Ru-200 X光机上,根据Cu靶的韧致辐射谱,采用滤波法产生单能X射线,对Fe、Co、V和Ti荧光片作荧光效率测量.给出了荧光效率的理论推导公式和实验结果,并进行了理论和实验比较.     

不同黑腔的X光辐射和散射光特性实验研究

在神光Ⅱ三倍频实验中，设计了多种半腔靶构型，研究不同黑腔构型的X光辐射和散射光特性。采用多种探测设备对多角度辐射温度、软X光谱、M带角分布、X光总量、超热电子、散射光、漏激光和受激拉曼散射（SRS）等物理量进行了综合测量，并比较了不同靶型的相关物理量。     

电子束与复合靶作用后辐射特性的数值模拟

建立了复合靶的蒙特卡罗粒子输运计算模型,以“闪光二号”加速器为电子束源,模拟了电子和光子在不同材料中的输运规律,研究了钽和聚乙烯组成的复合阳极靶对辐射X射线场的影响。模拟结果表明：随着钽厚度的增加,辐射X射线平均能量增大,能量转换效率先增大后减小;聚乙烯可明显减小辐射场中的电子份额。当钽和聚乙烯的厚度分别取20 μm、3 mm时,辐射场中平均光子能量为102.68 keV;光子总能量为88.62 J,远大于电子总能量0.02 J;X射线能量转换效率为0.57%。根据数值模拟结果和实验条件设计了复合靶,计算和测得的X射线平均能量分别为108和121 keV,二者符合得较好。     

乳腺X射线基准装置能谱研究

介绍了乳腺X射线基准装置及其辐射野特性。根据钼靶X射线光机的各项参数,建立了蒙卡模拟的模型,使用蒙特卡罗软件模拟了光机的能谱。介绍了用于低能光子能谱测量的硅漂移探测器(SDD),并使用三种放射源对探测器进行了能量刻度,得到了能量与道址的线性关系。使用刻度好的硅漂移探测器进行了乳腺X射线基准能谱测量实验,测得了四个不同管电压下基准装置的能谱,实验结果与理论模拟结果吻合。     

基于SuperMC对结构缝隙影响中子屏蔽的研究

本文基于Monte Carlo粒子输运计算程序SuperMC,计算了四种含硼聚乙烯(B-PE)结构缝隙对两种谱中子的衰减倍数。为了便于比较不同结构缝隙对中子屏蔽性能的影响,统一与相同厚度无缝隙材料相比得到中子衰减倍数相对减小量,并在相同条件下对计算结果进行了实验验证。结果表明:对于厚度6 cm的B-PE材料,斜缝结构的快中子衰减倍数相对减小量为直缝结构的1/8,斜缝结构的慢化中子衰减倍数相对减小量为直缝结构的1/3,斜缝结构对中子屏蔽产生的负面影响最小。     

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。     

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。     

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。     

低能X射线吸收法测量泡沫材料密度

文章介绍为适应惯性约束聚变(ICF)靶材料研究而发展的一种密度测量方法。通过测量X射线经靶材料吸收前后的强度变化,可较为精确地计算出待测样品的密度。用于泡沫材料密度测量的X射线源是特制的激发源。     

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0.35μm,能量约80J,脉宽约700ps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2.7g/cm~3的铝膜,以及密度为0.042g/cm~3,厚度为42μm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)。     

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发泡样品的辐射烧蚀和能量传输特性。实验结果表明:由于样品材料C_(10)H_(16)O_5与烧蚀源能谱匹配较好,C_(10)H_(16)O_5材料的辐射烧蚀速率和烧蚀深度大于C_8H_8的值。     

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。     

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