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...     

激光等离子体X射线特征谱轮廓诊断

开展了利用X射线特征谱轮廓诊断激光等离子体状态参数的研究。在"神光II"激光装置上,将0.35μm频谱激光束聚焦于真空室内固体氯(Cl)元素靶上产生激光氯等离子体,利用高分辨X射线椭圆弯晶谱仪获取高能谱分辨激光氯等离子体辐射的X射线精细结构能谱。用类氢(1s-3p)和类氦(1s2-1s3p)氯离子能级跃迁光谱线的光强度比率计算了激光等离子体的电子温度;然后在假定光性为薄的情况下,利用X射线谱线Lyman-线形轮廓的Stark效应所产生的谱线展宽测量了等离子体的电子密度。实验获得的激光等离子体日冕区内体平均电子温度约为450eV,电子密度约为7.5×1022 cm-3。文中还简单分析了能谱线的半高全宽度(FWHM)值以及诊断过程引入的诊断误差,初步预估诊断误差可控制在25%以内。该项工作为X射线特征谱轮廓法进一步应用于激光聚变靶丸压缩度精度测量等工作提供了参考。     

浅谈Kevex SIGMATM X射线能谱仪中的能谱分析技术

随着科学技术的发展，能谱分析技术在科研中的作用越来越重要。本文以KevexSIGMA^TMX射线能谱仪为例，论述了能谱的形成和原理，以及定性和定量分析技术，并对能谱技术的发展进行了展望。     

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。     

激光等离子体软X射线光源的一种诊断方法

激光等离子体软X射线光源是脉冲式光源,对这类光源的光谱诊断有几种方法.文章介绍了一种新的、实用的测量激光等离子体软X射线光源光谱的方法.此方法以低噪声的通道电子倍增器探测来自光源的ns量级的脉冲光信号,并由低噪声、响应快的电荷灵敏前置放大器进一步将其放大,前放的输出电荷与输入的脉冲信号的峰值成正比.使用这种方法测量了铜靶激光等离子体光源和氧、氪气体靶激光等离子体软X射线源在8～30nm波段的光谱.     

用修正双晶技术诊断激光等离子体X射线极化度

研制了激光等离子体极化光谱仪,用于诊断波长为0.2～20 nm的激光等离子体X射线的极化度并推断等离子体内部的各向异性状态.设计的谱仪在电子束垂直入射面内正交布置的色散元件均为PET晶体,两通道均用成像板接收光谱信号,其有效面积为30 mm×80 mm,从光源经晶体到成像板的光程分别为980mm和310 mm.在中国工...     

等离子体诊断用成像型软X射线三色谱仪设计

围绕激光惯性约束聚变研究中内爆靶丸的辐射流诊断需求,设计了一种兼顾空间成像功能的三色软X射线谱仪。该谱仪的设计中心能点为210eV、680eV和800eV,能谱分辨率E/ΔE为5~10。采用X射线掠入射光学结构,实现了三个能点的一维聚焦成像,在1mm视场内空间分辨率优于10μm。采用X射线周期多层膜,获得了三个能区的能谱响应,多层膜测试结果满足设计要求。以光学设计和多层膜为基础,建立了系统的光线追迹模型,分析了可控的空间位置误差和瞄准误差对系统光谱分辨和空间分辨的影响,为装调方案及瞄准方法设计提供了精度依据。该谱仪与条纹相机结合,可用于我国强激光装置上的等离子体诊断实验。     

金属等离子体Z－Pinch软X射线源上X射线能谱与X射线能量的测量

本文介绍了国内首次利用针孔透射光栅谱仪对金属等离子体Z箍缩X射线源能谱的测量结果及数据处理方法。同时用量热计对该源的单脉冲X射线能量进行了测量并讨论了其结果。     

金属等离子体Z－Pinch软X射线源上X射线能谱与X射线能量的测量

本文介绍了国内首次利用针孔透射光栅谱仪对金属等离子体Ｚ箍缩Ｘ射线源能谱的测量结果及数据处理方法。同时用量热计对该源的单脉冲Ｘ射线能量进行了测量并讨论了其结果。     

用于测量激光等离子体X射线的椭圆弯晶谱仪

研制了一种椭圆弯晶谱仪用于测量0.44～0.81 nm激光等离子体X射线光谱.该谱仪采用X射线CCD作探测器,用PET(2d＝0.874 nm)晶体作色散和聚焦元件,将晶体弯曲并粘贴在离心率和焦距分别为0.9586和1350 mm的椭圆形不锈钢基底上.对该谱仪在"星光Ⅱ"激光装置上进行了打靶实验,实验结果表明其光谱分辨率接近1000.     

球面弯晶成像的优化设计及实验测试

为满足"神光Ⅱ"升级激光装置实验的激光等离子体高空间分辨和窄带宽的精密成像诊断需求,本文研究球面弯晶单色成像技术,并对其进行优化设计及实验验证。首先,使用光线追迹方法分析了成像像距、布拉格角、背光源尺寸等成像系统参数对球面弯晶成像性能的影响,分析了设计参数的变化对成像空间分辨能力的影响,并在X射线管上开展了测试验证实验。研究结果表明:二维成像时,在等分辨成像像距处可以获得较好的成像结果,增大布拉格角可以抑制像差进而提高成像质量,更小的背光源尺寸也有助于提高成像的空间分辨率。测试实验获得了清晰的网格背光成像,成像结果与预期相符,空间分辨率优于14μm。这一工作有助于球面弯晶成像系统的优化设计及其在激光等离子体精密诊断中的应用。     

光谱成像技术进展

光谱成像技术不仅具有空间分辨能力,而且还具有光谱分辨能力。本文从图像技术和光谱分析两个不同方面论述光谱成像技术出现和发展的必然性,明确光谱成像的定义,丰富光谱成像的内涵,而且从光谱分辨率、探测器工作方式和色散元件类型等不同方面对光谱成像技术进行分类介绍,并着重结合遥感、精细农业、生物医学等领域阐述光谱成像技术的应用。     

弯晶X射线光学

近年来,人们付出很大精力研制新的具有独特性能的同步辐射装置和自由电子激光器,而飞秒激光等离子源可提供具有高峰值亮度的超短X射线脉冲,用来作为波荡器辐射的补充X射线源。此外,所有最新型的X射线源的诊断和应用也都需要专用X射线光学元件或仪器。X射线光谱测量是激光聚变应用中最重要的等离子诊断方法之一,该方法根据实验目的,可获得单色X射线图像或与空间或时间分辨相组合的高分辨率图像。已经研制出拥有多达10个环状弯晶的高精单色成像仪,用以研究激光聚变实验中的内爆过程并通过获得的数据对等离子体参数的时间分辨图做出评估。大功率飞秒激光器可提供实用的相对价格不高的大功率X射线脉冲源,但需要有发光效率,能量分布,以及热电子传输方面的信息来实现理想K层辐射线或者连续X射线输出的最大化,以便得到相当于同步辐射输出的峰值亮度。把这些新的射线源与弯晶光学元件相组合,可完成亚皮秒时间量级的衍射实验。激光泵浦的X射线探针实验已经展示了若干晶体在250 fs内的结构变化。作者所在研究所使用光线追踪和布拉格反射方法设计了1D或2D或1D与2D结合的弯晶X射线光学仪器。在仪器制备过程中,非常注重晶体完整,反射选择的优化,弯曲精确,以及成像和反射特性的测量,还使用X射线形貌相机和衍射仪对分析器晶体的相关特性做了测试。     

用于激光共聚焦显微镜的光谱扫描机构

随着生物医学技术的发展,组织样本经常被多种荧光标记物标记,需要通过光谱成像的方法区分出样本中不同的成分。本文在共聚焦显微镜基础上,介绍了一种由精密丝杠和步进电机控制的狭缝机构实现光谱成像的方法,讨论了狭缝缝片的具体设计和狭缝运动精度对光谱带宽和波长准确度的影响。     

窄光谱带宽X射线刻蚀多层膜光栅

结合X射线荧光分析和同步辐射单色器对窄光谱带宽多层膜的需求,开展了窄光谱带宽刻蚀多层膜光栅的理论和实验研究.用平均密度法从理论上阐明将多层膜刻蚀成不同刻蚀比的多层膜光栅后,光谱分辨率将得到提高.用磁控溅射方法制备了W/C多层膜,并用常规的光刻工艺对其进行刻蚀,得到了刻蚀后的多层膜光栅.掠入射X射线衍射测量表明,刻蚀后多层膜的衍射峰位置向小角方向移动,多层膜光栅没有改变剩余多层膜的结构,而且带宽减小,光谱分辨率得到提高,说明实验采用的工艺方法和工艺路线可以满足制作窄光谱带宽刻蚀多层膜光栅的要求,为今后进一步研究实用化元件打下了基础.     

X射线椭圆弯晶谱仪实验研究

利用椭圆从一个焦点发射出的光线经椭圆面反射必汇聚于另一焦点的性质,设计了基于620～6200eV的X射线椭圆弯晶谱仪.文中分析了系统原理,完成了谱仪光学色散系统、探测系统及仪器的研制.采用KAP、LiF、PET、MiCa作为色散元件,其2d值在0.4～2.6nm、Bragg角为30°～67.5°,晶体尺寸为120×8×0.2mm,偏心率为0.9586,焦距1350mm,光程长1456mm,分析器基底材料用数控铣床加工.实验在上海"神光Ⅱ"号装置上实施,激光能量为150J,波长为0.35mm,真空度为3×10^-3Pa.为达到光学对准,采用了小点光源以及精密望远镜对中.实验结果显示出金靶在0.63～0.79nm范围,其分辨力(△λ/λ)达到了1/486.谱的分辨力还与晶体特征和激光靶源尺寸有关.谱仪性能良好、使用方便、简单,具有高的收集效率和分辨能力,能够有效获取激光惯性约束聚变中激光等离子体发射光谱的丰富信息.     

纳秒激光等离子体光源的光谱测量技术

提出了一种新的探测和测量激光等离子体软X射线源光谱强度的方法。此方法使用通道电子倍增器和定标过的硅光电二极管为探测器,前者是非标准探测器,后者为标准探测器。应用电荷灵敏前置放大器和峰值探测器测量探测器产生的电量,并以高分辨率的光谱仪为分光元件,在已知光栅效率、通道电子倍增器增益、硅光电二极管能量响应的条件下,给出了计算激光等离子体软X射线源在某一波长光谱强度的公式。