轴对称奇A核系统的强耦合临界点对称性

鉴于临界点对称性方法在描述原子核形状相变中的成功应用,在强耦合方案下对原有描述偶偶核球形到长椭形状相变的临界点对称性模型X（n）（n=3,4,5）进行扩展,据此建立描述轴对称奇A核系统的SX（n）临界点对称性。通过对X（n）模型与SX（n）模型的转动谱结构进行对比分析,揭示了SX（n）临界点模型的动力学结构受模型维数n的影响较小且更接近刚性转子的模型特征,这些模型特征进一步通过检验过渡区核素150,151,152,153Sm以及172,173,174,175Os中的相关转动带结构得到了初步证实。In view of the successful application of the methods based on critical point symmetries (CPSs) in nuclear shape phase transitions, the new CPSs named SX(n) are established in this work for axially-symmetric odd-A nuclei through extending the original X(n) CPSs with n=3,4,5, which were used to describe the spherical to prolate shape phase transitions in even-even nuclei, in the strong-coupling scheme. By comparing the spectral structures in between the X(n) and the SX(n) CPSs, it is revealed that the dynamical structures of SX(n) are closer to the rigid rotor and less changed with the model dimension in comparison with X(n). Moreover, these features of SX(n) are preliminarily verified by checking the rotational structures of 150,151,152,153Sm and 172,173,174,175Os nuclei.     

基于发射率缓变特性的光谱发射率反演研究

发射率是辐射测温的重要参数,基于普朗克定律,针对辐射测温中n个方程,n+1个未知数这一病态方程组问题,利用发射率的缓变特性提出一种新的计算方法,以此来减少未知数的个数,简化计算过程。对该计算方法进行了理论及实验验证。结果表明无论是基于理论热辐射谱还是实验数据,均能反演出与材料发射率线形一致的发射率谱及材料真实温度,当T=1 173 K时,反演所得温差最大13 K,发射率的最大绝对误差0.05;且缓变程度越大,波长间隔越小,计算的准确度越高。所述方法可应用于基于多光谱数据提取温度和发射率。     

神龙二号多脉冲X射线剂量测量

神龙二号加速器可以产生三个脉冲宽度约80 ns(FWHM)、脉冲间隔约500 ns的X射线,为了获得每个脉冲X射线剂量,采用康普顿探测器和热释光剂量计相结合的方法进行测量。针对神龙二号加速器X射线能谱分布,采用MCNP程序优化设计康普顿探测器,测量多脉冲X射线信号,获得每个脉冲的剂量比例,应用热释光剂量计测量多脉冲X射线总剂量,由总剂量和剂量比例准确得到每个脉冲X射线剂量,实现神龙二号加速器多脉冲X射线剂量测量。     

直线成形方法在基于SDD探测器的TXRF仪能谱测量中的应用研究

因全反射X射线荧光仪中入射X射线与全反射X射线形成驻波,导致样品被激发产生的特征X射线成周期变化,且在驻波峰区探测器产生的核脉冲重叠严重,有必要提高后续分析电路的重叠核脉冲幅度准确提取能力,进一步提升全反射X射线荧光仪的性能。由于SDD探测器产生的核脉冲下降沿依衰减系数τ_rc呈指数规律衰减,依据衰减补偿原则,建立直线成形方法并推导应用于数字化核脉冲的递归公式。实验发现：在ADC转换器的取样周期为T下,当k≥T/τ_rc时直线成形后的核脉冲顶部才能形成一条直线;在k=T/τ_rc时上升沿最短,重叠核脉冲分辨能力亦最好。直线成形后的核脉冲上升沿及平顶分布与上升时间参数最小时的梯形成形结果相同但前者的平顶更为光滑;由于直线成形后的核脉冲不存在下降沿,使得其宽度更窄,有利于分离相距更近的重叠核脉冲。通过拟合直线成形后的核脉冲分布规律,确定了直线成形方法可准确提取幅度值的最窄重叠核脉冲间隔;且直线成形方法对不同幅度核脉冲的放大倍数一致,证实直线成形方法不会改变谱仪的能量线性。直线成形方法能可靠应用的前提是准确定位核脉冲的起始位置,为此建立起冲击成形递归公式,验证发现冲击成形后的核脉冲仅在其起始位置出现幅度约等于核脉冲幅度的冲击响应,利用阈值判别就能准确定位所有核脉冲起始位置。最后在FPGA内实现上述算法,并进行10组比对实验,实验结果显示直线成形方法在堆积平台与和峰压制能力、峰背比和能量分辨率三个方面均优于梯形成形与模拟式能谱测量系统,证实直线成形方法能极大地提升全反射X射线荧光仪的性能。     

聚龙一号丝阵负载Z箍缩硬X射线能谱测量

为获取聚龙一号实验装置负载放电产生硬X射线的能谱分布,设计了一套7通道硬X射线能谱仪。介绍了这套多通道硬X射线能谱仪的测谱原理、主要参数及根据测量结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在聚龙一号装置丝阵负载物理实验中对测量系统进行考核,获得了信噪比较高的测量波形。利用最大熵方法进行解谱,获得了丝阵负载产生的硬X射线能谱分布,辐射能段主要集中在200~500 keV附近,且1 MeV以上光子份额较低。     

印刷品原色油墨光谱预测中减色线性经验空间的建立

在半色调印刷品原色油墨光谱预测技术中,在原光谱反射率空间进行主成分分析得到的代表性基向量数目会大于实际所使用的原色油墨数目,即光谱反射率空间并不适用光谱预测,且主成分分析得到的基向量会出现负值,没有物理意义。针对上述问题,建立了一个减色线性经验空间模型及其空间转换模型,并探究了影响经验空间线性程度n值的因素,通过实验及优化算法创新性找到确定最佳n值的方法,并在该减色线性经验空间进行半色调原稿原色油墨的预测实验。实验结果表明,在不同n值下,选取原始光谱反射率R_m和重构光谱反射率R_recon的f范数平方值的最小值对应的n值做为建立线性经验空间确定最佳n值的方法是有效的;为了将纸张和油墨类型对空间转换因数n的影响程度减到最小,最终确定n值为3.5;在减色线性经验空间进行印刷品原色油墨数目预测,得到的代表性基向量数目恰好等于实际印刷使用的原色油墨数目4,进行原色油墨光谱预测,预测的4色油墨除K色外,其他CMY色与实际原色油墨光谱相比拟合度GFC均大于99.9%。即所提出的优化n值的新方法建立的减色线性经验空间是一个可作为半色调印刷品原色油墨数目预测和光谱预测的有效线性空间。     

Lucy-Richardson迭代解谱在X射线荧光分析的应用

硬X射线调制望远镜是我国第一颗X射线天文卫星,其载荷低能X射线望远镜采用了SCD型探测器CCD236,主要对能量在0.7～13.0 keV的软X射线光子进行观测。卫星发射前,需要对探测器进行详细的性能标定,其中包括能量响应矩阵的标定。能量响应矩阵是能谱分析的关键。CCD236探测器输出能谱并不是观测光源的真实发射谱,而是发射谱与探测器能量响应矩阵的卷积结果。一般可以通过直接反卷积的方法还原光源的真实能谱。解谱过程可以看作是一维成像问题,利用能量响应矩阵与输出能谱进行反卷积解谱。常用的反卷积算法为Lucy-Richardson迭代算法,其利用条件几率的贝氏定理反复进行运算,进而对输出能谱进行反解,得到观测光源的真实发射能谱。通过能量响应矩阵对CCD236探测器的55Fe测量能谱进行解谱。经过解谱,能谱的能量分辨从144.3 eV提升到了65.6 eV@5.9 keV,连续谱成分被明显地抑制,提高了能谱的峰背比。反解能谱由两个半峰全宽很小的（<70.0 eV）高斯峰组成,两成分的强度比为8.4,能够很好地表征真实发射谱的结构。利用这种方法可对材料X射线荧光谱进行解谱,还原材料的荧光谱,提高能谱的能量分辨。反解结果中主要元素各类荧光线通过解谱彼此独立,能谱峰背比很高,可以很好地用于X射线荧光分析中,提高荧光谱的质量。     

~3S_1态电子偶素3γ衰变的连续γ射线能谱的全谱测量

采用很轻重量的气凝硅胶样品作为电子偶素源以减小散射γ射线的干扰,把高纯锗γ射线探测器的定时分辨能力在很低能区改进到FWHM=5ns,在具有时间选择功能的高纯锗γ能谱仪上对~3S_1态电子偶素3γ衰变的连续γ能谱进行了全谱测量,所获得的谱形在实验误差内很好地与Ore-Powell理论预言一致,同时否定了他们的统计计算所给出的谱形。     

蒙特卡罗模拟元素特征X射线注量的展宽技术

蒙特卡罗模拟技术可以有效提高核辐射探测分析效率、降低分析成本,在促进X荧光分析技术发展过程中也发挥了重要作用。在应用蒙特卡罗模拟能量色散X荧光分析中,为使蒙特卡罗模拟元素特征X射线注量谱与实验能谱之间的物理差异更小,提出了一种模拟注量展宽算法。首先依据离散统计物理理论,建立了Si-PIN半导体探测器对X射线的响应函数模型,并利用加权非线性最小二乘法拟合得到各系数,再对系数进行归一化处理,得到归一化后的响应函数R(E, E′)。然后利用R(E, E′)对模拟注量进行展宽转换,得到脉冲幅度谱(pulse height spectrum, PHS),使模拟谱更趋近于实验谱,这样就可以通过蒙特卡罗模拟得到与实测能谱一致性较高的模拟能谱。研究中最后利用建立的探测器响应函数模型对Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Sn元素K系全能峰拟合χ2_r值在1.04～1.18范围内,对铜合金样品中六种元素特征X射线模拟注量转换结果与实验值一致性较好,并实现了对多元素混合样品复杂重迭谱的有效模拟和展宽。     

简并谱的涨落统计特征分析

通过引入权重的方式,使简并谱的积累函数形式上连续递增,并用带权重的多元线性拟合提取涨落谱,由此建立了一套适用于分析简并谱的ＮＮＳ分布、谱刚度、能谱分维函数等涨落统计特征的方法,并具体分析了Ｈ２Ｏ、ＮＨ３及ＣＨ４分子的振动能谱进行涨统计特征分析：发现它们的规则谱和约化非简并谱的涨落统计特征均已非Ｐｏｉｓｓｏｎ化;而且约化非简并谱的非Ｐｏｉｓｓｏｎ化程度较规则谱明显,即前者的能级斥力较后者大;此外,随     

High power all-fibered femtosecond master oscillator power amplifier at 1.56 μm

Direct amplification of output from chirped pulse oscillator (CPO) to 3.3?W of average power (pulse energy of 118?nJ in 20?ps pulse duration before compression) was achieved in a properly designed cladding pumped large mode area Er-doped fiber. Various configurations of CPO cavity with different FWHM of output spectrum and pulse duration were investigated. Fourier limit compression with 480?fs pulse duration and 32?kW peak power has been obtained for pulses with 14.8?nm FWHM spectrum. Subsequent nonlinear compression in a standard SMF-28 fiber yielded pulses as short as 145?fs.     

利用后向散射光空间谱强度分布探测尾流气泡的实验研究

利用自行设计制作的尾流模拟系统产生气泡,应用散射光空间频谱测量分析系统,对水中气泡群的后向散射光空间谱强度分布进行测量和分析,研究了不同探测距离的散射光衰减对其强度分布的影响.结果表明,在气泡密度、大小分布不变的情况下,扩束光照明时,由于参与光散射的气泡数目增加对散射光在水中传播衰减的补偿,散射空间谱强度分布的峰值和半宽值均不随探测距离变化;而细光束照明时,散射谱强度分布峰值随探测距离的增加而减小,半宽值则逐渐增大.所以在远距离探测时,细光束的探测效果好.     

基于Voigt函数拟合的离子激发发光光谱分峰方法

离子激发发光(IBIL)分析作为一种实时原位的光谱分析技术,由于其对样品内部结构的敏感性,给我们分析样品光谱谱峰信息带来了一定的困难。为了准确地对离子激发发光能谱进行分峰以便更加清晰地判断材料内部不同缺陷的发光中心,提出了一种利用Voigt函数,通过L-M（levenberg-marquardt）非线性最小二乘算法对100和200 K温度时ZnO的IBIL能谱中深能级发射（DBE）峰进行分峰的方法。通过对比Gauss函数和Voigt函数对能谱拟合后峰位随注量的波动情况,发现使用Voigt函数拟合得到的峰位更加稳定,并且收敛速度更快。同时通过对使用Voigt函数拟合后得到的峰中心位于1.75, 1.95和2.10 eV三个子峰的高斯函数半高宽与洛伦兹函数半高宽比较,发现洛伦兹函数半高宽约为高斯函数半高宽的1/10,而且100 K时的1.95 eV峰,200 K时1.75和1.95 eV峰,其洛伦兹峰半高宽数值为10-10量级以下,说明其中非均匀展宽（高斯展宽）仍然是谱峰展宽的主要机制;而电子与声子散射作用是洛伦兹展宽的主要机制。对于涉及导带中大量电子的2.10 eV子峰,其在200 K时洛伦兹函数半高宽明显大于100 K时,由于在温度较高时,由于晶格热振动加剧,且电子热运动加强,增大了散射概率,导致电子与声子的散射作用加强,从而对洛伦兹谱线进一步展宽。而峰中心位于1.75 eV的红光,其主要与V_Zn相关,在100 K时其子峰的洛伦兹半高宽为0.02 eV, 但在200 K时变得极小,这可能是由于100 K时V_Zn束缚的电子或激子在200 K获得足够的热动能摆脱了V_Zn束缚,减弱了与周围的晶格的散射作用,从而使得洛伦兹展宽变得极弱。实验结果表明Voigt函数更加适用于IBIL能谱拟合分峰,这也为以后IBIL技术应用于其他材料内部结构能谱分析提供了可借鉴的依据。     

CO2激光锡等离子体极端紫外及可见光光谱

利用CO2激光烧蚀锡靶产生等离子体,当入射到靶面的单个脉冲能量为400mJ,半峰全宽(FWHM)为75ns时,使用光谱仪和增强型电荷耦合器件(ICCD)采集了等离子体的时间分辨光谱。在局域热平衡假设下,利用谱线的斯塔克展宽和五条Sn II谱线的相对强度计算并得到了等离子体电子密度、电子温度和辐射谱线强度随时间的变化规律;利用掠入射极端紫外平场光栅光谱仪,结合X射线CCD同时探测了光源在6.5～16.8nm波段的时间积分极端紫外辐射光谱。实验结果表明:激光点燃等离子体早期的100ns内有很强的连续谱,此后才能分辨出明显的原子和离子线状谱。在延时0.1～2.0μs的时间区间内,等离子体中的电子温度和密度分别在2.3～0.5eV和7.6×1017～1.2×1016 cm-3范围内,均随时间经历了快速下降,然后再较缓慢下降的过程。激光锡等离子体极端紫外不可分辨辐射跃迁光谱峰值中心位于13.5nm,FWHM为1.1nm。     

高功率超短脉冲激光的远场描述方法

 以随机统计和数值模拟为研究手段，对高功率超短脉冲激光的远场描述方法进行了分析研究。结果表明：对理想超高斯光束，半高全宽内包含的能量百分数最大不超过70%，且随着阶数增大而逐渐降低。在光束质量较好时，远场焦斑的半高全宽基本保持不变。由焦斑的半高全宽计算得到的聚焦功率密度，与半高全宽之间没有明确的关系，但与Strehl比以及半高全宽内包含的能量之间具有明确的线性增长关系。对追求高的功率密度的激光脉冲，单纯用半高全宽或者几倍的衍射极限来描述远场是远远不够的，用Strehl比或者半高全宽内包含的能量百分数来表征功率密度更为恰当。     

低偶然符合效应的高脉冲分辨能力数字化X荧光能谱仪研制

在X荧光能谱测量中,当两个事例发生间隔较短时,存在脉冲前沿或后沿堆积的情况。如果能谱仪的脉冲分辨能力不足,在事例发生间隔小于能谱仪脉冲分辨能力时,发生了偶然符合效应。当堆积发生在信号的上升沿时,后端电子学无法识别堆积脉冲,并将堆积脉冲当成1个脉冲,从而在测量能谱中会产生虚假能峰;当堆积出现在下降沿时,堆积信号间隔小于通道成形时间时,堆积信号会被丢弃,导致所测量谱线的有效计数减小,对精确放射性测量带来了不利影响。从提高能谱仪模拟电路信噪比、降低误触发、缩短快成形通道成形时间、提高能谱仪的脉冲分辨能力,从而减小符合效应等角度入手,研制了一种低偶然符合效应的快慢双成形通道的数字化能谱仪。该能谱仪设计了具有高脉冲分辨能力的快通道,采用对称零面积梯形成形算法,有效消除快通道时间变窄带来的不足,结合对梯形平顶的判断,实现对低频噪声抑制与降低误触发概率;同时设计高信噪比、低噪声的模拟电路以减小快通道对噪声误触发的概率,降低偶然符合概率。文中先利用仿真验证了提升快通道时间可以提升脉冲分辨能力, 接着利用MOXTEK的X光管激发被测样品Cu获得特征X射线,由KETEK的高分辨率SDD探测器检测信号,通过调节X光管的管流得到计数率范围为13～103 kcps的X荧光能谱,从而得到偶然符合概率与计数率的关系,并且通过改变快通道成形时间分析其对偶然符合的影响。实验表明,更低的快通道成形时间拥有更高的脉冲分辨率能力,更低的偶然符合效应;在103 kcps计数率下,150 ns快通道成形时间条件下,Cu的Kα峰、Kβ及Kα+Kβ的偶然符合概率分别为1.568%,0.265%和0.403%;设计的对比实验结果表明：在相同快通道成形时间条件下,所研制的数字化能谱仪相比于Amptek的DP-5型号数字化能谱仪偶然符合概率低了60%。     

ZnO:Ga晶体对硬X射线的时间及能量响应

 介绍了ZnO:Ga晶体对重复频率快脉冲硬X 射线的时间响应,利用X射线荧光分析仪测量了ZnO:Ga晶体对10～100 keV硬X射线的能量响应。结果表明:ZnO:Ga晶体对硬X射线响应的上升时间为316 ps,半高宽为440 ps;对40 keV以上的X射线的能量响应很平坦。该晶体可以作为一种新颖的硬X射线探测元件。     

Simulation study of a photo-injector for brightness improvement in Thomson scattering X-ray source via ballistic bunching

Increasing the peak brightness is beneficial to various applications of the Thomson scattering X-ray source. A higher peak brightness of the scattered X-ray pulse demands a shorter scattering electron beam realized by beam compression in the electron beam-line. In this article, we study the possibility of compressing the electron beam in a typical S-band normal conducting photo-injector via ballistic bunching, through just adding a short RF linac section right behind the RF gun, so as to improve the peak brightness of the scattered x-ray pulse. Numerical optimization by ASTRA demonstrates that the peak current can increase from 50 A to > 300 A for a 500 pC, 10 ps FWHM electron pulse, while normalized transverse RMS emittance and RMS energy spread increases very little. Correspondingly, the peak brightness of the Thomson scattering X-ray source is estimated to increase about three times.     

重复频率脉冲强X射线源

 介绍了一台重复率1～2Hz、采用等离子体断路开关和电感储能技术的脉冲强X射线源。距辐射靶0.5m处的峰值剂量率为0.25MGy/s,1m处的平均剂量率为0.15kGy/h,脉宽(FWHM)约为100ns。给出了装置构成、原理及初步调试结果。