实现激光等离子体X射线诊断的椭圆弯晶谱仪研究

按照布拉格衍射的基本原理,利用从一个焦点发出的光线经过椭圆面反射后汇聚于另一个焦点的特点,研制了双通道椭圆弯晶谱仪,分析出其测量的波长范围为0.2nm至2nm,布拉格角的覆盖范围是30°至67.5°。并阐明弯晶分析器的制作过程。在＂星光-Ⅱ＂激光装置上对分别使用LiF、PET、KAP和Mica四种弯晶分析器的双通道椭圆弯晶谱仪进行激光打靶实验,得到了铝、钛和金激光等离子体X射线的发射谱。     

激光等离子体X射线椭圆弯晶谱仪的设计

为了诊断0．2～2nm的激光等离子体X射线．研制了一种新型的基于时间分辨和空间分辨的聚焦型椭圆弯晶谱仪．采用两个完全相同且对称分布的通道可以同时获得谱线的空间和时间分辨率。给出了弯品谱仪的设计参数，采用了新颖的瞄准对中技术．并对光源偏离椭圆轴线造成的误差进行了分析。在“神光Ⅱ”靶室上进行打靶实验对该谱仪进行标定，利用X射线CCD相机成功地获取了谱线的图像．实验结果表明实测谱线波长与理论值吻合。     

Z箍缩等离子体X射线椭圆弯晶谱仪

为了测量Z箍缩等离子体X射线的空间分辨光谱,利用椭圆聚焦原理,研制了一种椭圆晶体谱仪.以Si(111)椭圆弯晶作为色散分析元件,椭圆的离心率为0.9480,焦距为1348 mm,布拉格角范围为30°～54°,谱线探测角范围为54°～103°,探测的波长范围为0.31～0.51 nm.设计了半径为50 mm的半圆型胶片暗盒,内装胶片接收光谱信号.分析了椭圆的弥散度对光谱分辨率的影响.在"阳"加速器装置上进行摄谱实验,胶片成功获取了氩喷气等离子体X射线的跃迁光谱,实测谱线分辨率(λ/Δλ)达300～500,波长与理论值吻合.     

弯晶谱仪在X射线探测中的应用

为了对激光等离子体进行诊断,研制了聚焦型椭圆弯晶谱仪用来探测等离子体辐射的X射线.谱仪利用从椭圆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而研制,椭圆的离心率和焦距分别为0.9586mm及1350mm.在此采用氟化锂(200)(2d=0.4027nm)作为晶体分析器,其布拉格衍射角变化范围为30～67.5°,可探测波长范嗣为0.2～O.37nm.在"神光-Ⅱ"激光装置上进行了打靶实验,利用软X射线CCD相机作为摄谱器件,该谱仪获得了钛的类He共振线(w)、磁四级M2跃迁x线、互组合跃迁y线、禁戒谱线(z)以及类Li谱线(q).实验结果表明该谱仪的最高光谱分辨率(λ/△λ)可以达到1000以上,能够用于激光等离子体X射线光谱学研究.     

X射线平晶谱仪色散曲线和波长的确定

本文给出了X射线平晶谱仪色散曲线几种解析表达式,它们形式不同,但完全等价。提出了几种独立测定激光等离子体X射线波长的方法,这些方法无需任何参考谱线或谱仪参数。     

激光等离子体X射线成像诊断研究

为了诊断激光等离 子体X射线二维空间信息,基于Bragg衍射原理建立了等离子体X射线背光成像系统,其核心 元件为石英球面弯曲晶 体,弯曲半径为143mm。在中国工程物理研究院神光III原型激光装 置上,利用建立的系统,进行了单色X射线背光成像实验,激光聚焦到平面 Mg靶中心聚爆产生高温等离子体X射线为背光源,成像物体为15μm ×15μm网格阵列,X射线CCD得到了清晰的Mg靶 单色X射线二维网格图像。通过对背光图像分析,在7.8mm×2.6mm的视场范围,成像系统得到空间分辨率为5μm。实验 结果表明,基于石英球面弯曲晶体的X射线背光成像系统可以用于等离子体X射线诊断研究。     

激光等离子体X射线（LPX）辐射及其实验研究

本文阐述了高功率激光作用到固体靶上产生激光等离子体X射线辐射（LPX）的过程及其主要特性。进行了LPX光谱特性的实验研究，获得了强激光作用下镁（Mg)元素5＝10A的LPX线状谱和连续谱，并对该实验结果进行了分析和讨论。     

激光等离子体软X射线量的初步测量

研制了一种脉冲重复频率为１０ＨＺ的激光等离子体软Ｘ射线源。采用Ｘ射线能量计对光源的单脉冲Ｘ射线能量进行了测量并讨论了其结果。     

用于等离子体诊断的新型X射线谱仪

为了诊断热核聚变等离子体状态,研制了用于热 斑区等离子体诊断用的新型X射线谱仪,能够同 时探测X射线光谱与聚爆靶图像信息。光谱检测功能由4块椭圆晶体分析器实现,分别覆盖2~20keV能带范围不同能带的X射;图像检测功能由分幅相机匹配小孔 阵列成像完成,理想状态能够得到20幅不同时间的聚爆靶图像。在中 物院“神光- Ⅱ”升级装置上进行了打靶实验,获取了X射线光谱与聚爆靶图像信号。分析了光谱及图像 信息,并针对光谱 仪漏光问题改进了谱仪结构。在神光-Ⅲ原型装置上进行了验证实验,获得比较理想的 图像信号,信噪比(SNR)数据达到30。     

X射线激光开拓新应用领域

论述了Ｘ射线激光所开拓的一析的科学前沿。除用以观察活细胞的Ｘ射线显微术的颇有希望的应用外，Ｘ射线激光还可望将各种光电子显微镜推进至较高空间 时间分辨率。Ｘ射线脉冲与光学激光的非线性混频可望扩展波长可调谐性。用光学激光激励并用Ｘ射拇激光探测将是Ｘ射线激光最有希望的应用之一。     

高分辨Fe靶激光等离子体软X射线光谱测量

在高真空环境下使用McPHERSON 2 4 7型掠入射单色仪测量了纳秒激光激发的Fe等离子体 5～ 2 7nm波段的软X射线光谱 ,单色仪光谱分辨率Δλ≤ 0 .0 75nm ,波长扫描间隔 0 .1nm ,认证出了若干电离Fe的强谱线。     

基于激光等离子体X光源的软X射线全息显微成像实验的模拟研究

对目前实际可获得的台式激光等离子体X射线光源各种性能进行了分析 ,论证了利用这类设备获得有实际应用价值的X光全息图的可行性。并在此基础上进行数值模拟 ,讨论了各种参数对实验结果的影响 ,讨论了缩短实验时间及获得更高分辨率的可能途径。     

X射线激光在柱状等离子体中传播的理论研究

对于电子密度和增益为线性分布的等离子体 ,在几何光学近似下 ,通过简化模型研究了毛细管放电X射线在柱状长等离子体柱中的传播与增益过程 ,并给出了X射线激光的输出光强随偏转角的变化关系及偏离轴向的折射角。同时给出了X射线的饱和长度     

激光产生MgIX等离子体软X射线谱的识别

用掠入射光栅光谱仪拍摄了4～12nm波段范围内镁的激光等离子体软X射线发射光谱。利用等电子数序列离子光谱的规律性,对镁的类铍电离级离子跃迁的软X光谱线进行了识别。     

用激光等离子体产生的软X射线研究活生物组织的超微结构

用激光等离子体产生的软Ｘ射线作光源的接触显微术，在以下几方面都优行电子显微术。首先，软Ｘ射线可穿透水，但却会被碳吸收，因此生物样品不必作任何不甘落后 化学凝固，直接在溶体环境中就可得到高分辨率的图像。其次，使用短脉冲激光保证在样品还来不及移动或被激光辐射破坏之前即可对其记录成像，因此可实现时间分辨成像。     

X射线激光在柱状等离子体中的传播与放大

对电子密度和增益为线性分布的等离子体,在几何光学的近似下,通过简化模型研究了X射线激光在柱状等离子体中的传播与增益过程,并给出了X射线激光输出光强随偏转角的变化关系及偏离轴向的折射角。