用于激光等离子体中X射线测量的单光子计数型CCD的标定

 介绍了单光子计数型CCD的工作原理。实验选择参数准确的X射线放射源前向辐照CCD的像元面，计数由此产生；通过积分获得X射线的强度分布，在CCD处于单光子计数状态下，扣除本底信号，得到该型CCD产生一个计数所需的光子能量，约6.453 eV。标定了该型CCD的探测效率。结果表明：在单光子计数型CCD的有效能区内，对于不同能量的入射光子，其探测效率不同，在5.3 keV处获得最高探测效率66％；随着能量的增大，探测效率降低。标定结果可为激光等离子体研究中定量测量X射线光谱提供实验参考。     

X射线与非晶硒作用中的散射光子重吸收研究

本文对光电吸收占优的条件下,X射线与非晶硒作用中产生的散射光子重吸收作了较为详细的研究.结果显示,有相当一部分散射光子被非晶硒重吸收;随着入射光子能量的升高和非晶硒膜层厚度的加大,因散射重吸收而增加的能量吸收与初级作用中能量吸收的比值增大.这表明对于能量较高的入射X射线光子和厚的非晶硒膜层,散射重吸收将对X射线成象过程产生一定的影响.     

软X射线光导纤维传输特性

 为优化设计软X射线聚束透镜，使之与软X射线源配合能最大限度地获得高强度软X射线束，在北京同步辐射装置软X光站3W1B束线上，对不同能量软X射线（50～1 500 eV）在不同规格毛细管光导纤维中的传输特性进行研究。研究结果表明：玻璃毛细管对软X光有较高的传输效率，毛细管内径越小，曲率越小，光子能量越小，则传输效率越大；使用含硼（B）量高的DM308型号玻璃材料拉制成内直径为0.45 mm﹑外直径为0.6 mm的毛细管组成的软X光聚束透镜有较高的传输效率，该规格毛细管可以将能量为250 eV的X射线传播方向改变26°后，其出射能量是入射能量的12%；使用由该规格毛细管设计的软X射线聚束透镜同软X射线点光源组合，收光角可以达到30°，透镜焦点处的功率密度是不使用透镜时的104倍。     

X射线在金属表面产生Compton电流引起的电磁辐射时空分布

 研究了强X射线在金属表面产生的Compton电流时空分布,利用Compton散射公式计算了出射电子动量和微分散射截面随电子出射角的变化关系,发现在光子能量为1 MeV、入射光强为10²¹ W·m^-2的条件下,沿入射光方向形成的Compton电流密度达到10⁷ A·m^-2量级。采用1维电动力学模型计算了斜入射的X射线在金属表面产生的Compton电流密度引起的电磁脉冲,结果表明：X射线在单位长度金属辐射产生的磁场强度达到106 A·m^-1量级,脉冲宽度为ps量级;电磁脉冲沿X射线反射方向传播,具有良好的定向性。     

0.5 mm金刚石X射线相位延迟板及偏振度的标定

在利用步辐射光源的偏振特性进行自旋相关X射线散射及吸收谱实验来研究材料的磁学性质时，需要应用圆偏振光，这就提出了对具有高通量、高偏振度' 长连续可调的圆偏振X射线的需求；另一方面标定实验所用X射线的圆偏振度也成为这一研究领域的关键技术。由于X射线多光束衍射强度与σ场和π场的光程差δ相关，通过测量圆偏振分析晶体的多光束衍射的强度分布，可以获得入射X射线的圆偏振度。实验在美国国家同步辐射光源实验室X25光束线实验站进行，光子能量为7．1keV的圆偏振X射线由线偏振X射线经过一厚度为0．5mm、晶面为[111]的金刚石晶体产生。通过测量多光束衍射强度，确定了斯托克斯参量。实验值与X射线动力学理论计算结果能较好地吻合。     

超强激光与Ar团簇相互作用中X射线的研究

本文主要研究了超强超短激光与Ar团簇相互作用过程中X射线能谱、K壳层光子产额、能量转换效率以及激光对比度对X射线光子产额的影响.实验中得到K壳层的光子产额约为1× 10¹¹/发,能量转换效率约为2.8× 10^-5．同时观测到较强预脉冲离化团簇会导致预电离,产生膨胀等离子体,然而主脉冲与膨胀的等离子体相互作用的强度较未膨胀时降低了,从而导致K壳层光子产额降低,而使用高对比度的激光能增加X射线光子产额.     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

近Bohr速度I20+离子在不同靶面上的L壳层X射线辐射

在兰州重离子加速器国家实验室,利用硅漂移X射线探测器探测了4.5 MeV I20+离子入射到Fe,Co,Ni,Cu,Zn靶表面时产生I的L壳层X射线.实验观察到Ll,Lα1,2,Lβ1,3,4,Lβ2,15,Lγ1,Lγ2,3,4,4,等6组分辨较好的谱线,各分支X射线的能量发生了蓝移;Lβ1,3,4,Lβ2,15与Lα1,2谱线的相对强度比随靶原子序数的增大基本线性增加,Ll与Lα1,2,Lγ2,3,4,4,与Lγ1 X射线的相对强度比近似与靶原子序数的平方成正比.分析表明,玻尔速度附近能量的低速高电荷态离子与固体靶原子碰撞产生的内壳层过程存在直接库仑电离和电子俘获的双重综合作用,这使得内壳层X射线发射时,外壳层仍存在多个空穴,导致辐射X射线的频移和分支比的变化.     

碘化汞材料固有空间分辨的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗方法模拟了直接转换X射线探测材料HgI2在医用X射线范围的固有空间分辨性能,模拟基于最新版本的EGSnrc模拟软件的用户代码DOSRZnrc,模拟了HgI2材料对无限小锥束入射X射线的调制传递函数(MTF)。考虑到荧光光子和散射光子重吸收,高速电子射程扩展以及离轴X射线入射对空间分辨力的影响,把模拟结果和文献解析方法获得的结果做了对比,两者符合较好。模拟结果表明,初级高速电子射程和入射角度对材料固有空间分辨力影响很大,材料分辨对入射X光子能量很敏感,高能时分辨力特性急剧变差,而对材料厚度很不敏感。相对于非晶硒(α-Se),HgI2材料具有更好的固有空间分辨力,尤其在50 keV能量以上时。在fMTF=0.5时,能量为20 keV,50 keV和100 keV的X射线入射,HgI2和非晶Se固有空间分辨力分别为390 lp/mm,170lp/mm,52 lp/mm和390 lp/mm,80 lp/mm,22 lp/mm。     

X射线与影像增强器作用过程的蒙特卡罗研究

用蒙特卡罗方法研究了能量为（３０～１１０）ｋｅＶ的单能Ｘ射线在铁中的吸收及散射特性，给出了散射光子的角人布及背向向射光子的能量分布，结果表明，在入射Ｘ光子能量较低的情况下，背向散射光子主要是铁的特征Ｘ射线光子，随着入射能量的升高，背向散射光了中高能量的散射光子数增多，特征Ｘ光子数目迅速减少。     

大气压管板结构纳秒脉冲放电中时域X射线研究

纳秒脉冲放电能在大气压下产生高电子能量、高功率密度的低温等离子体,由于经典放电理论无法很好地解释纳秒脉冲放电中的现象,近年来以高能逃逸电子为基础的纳秒脉冲气体放电理论受到广泛关注.纳秒脉冲放电会产生高能逃逸电子,伴随产生X射线,研究X射线的特性可以间接反映高能逃逸电子的特性.本文利用纳秒脉冲电源在大气压下激励空气放电,通过金刚石光导探测器测量放电产生的X射线,研究不同电极间隙、阳极厚度下和空间不同位置测量的X射线特性.实验结果表明,在大气压下纳秒脉冲放电能产生上升沿约1 ns,脉宽约2 ns的X射线脉冲,其产生时间与纳秒脉冲电压峰值对应,经计算探测到的X射线能量约为2.3×10-3J.当增大电极间隙时,探测到的X射线能量减弱,因为增大电极间隙会减小电场强度和逃逸电子数,从而减少阳极的轫致辐射.电极间距大于50 mm后加速减弱,同时放电模式从弥散过渡到电晕.随着阳极厚度增加,阳极后方和放电腔侧面观察窗测得的X射线能量均有所减弱,在阳极后面探测的X射线能量减弱趋势更加明显,这说明X射线主要产生在阳极内表面,因此增加阳极厚度会使穿透阳极薄膜的X射线能量减少.     

高能脉冲C~(6+)离子束激发Ni靶的K壳层X射线

精确测量离子与原子碰撞引起的靶原子内壳层电离截面,对研究原子内壳层过程以及建立合适的理论模型具有重要的意义.现有的实验数据和理论模型大都集中在中低能区,高能区由于受到实验条件的限制,几乎没有相关实验数据的报道,哪种理论更适合描述高能重离子入射的靶原子内壳层电离截面,还需要进行深入的实验研究.采用电子冷却存储环提供能量分别为165,300,350,430 MeV/u的C~(6+)离子束轰击Ni靶,测量Ni的K壳层X射线.分析了实验中探测到的Ni的K_β和K_α射线强度比,发现入射粒子能量的变化对该强度比影响不明显.分别应用两体碰撞近似(BEA)、平面波玻恩近似(PWBA)和ECPSSR理论对Ni的K壳层X射线的产生截面进行理论计算,并将理论结果与实验结果进行比较.     

斜辐照激光等离子体辐射X光子特性

 在神光Ⅱ高功率激光装置上,实验研究了激光斜辐照形成的激光等离子体辐射X射线光子的特性及真空喷射热等离子体流的方向。采用针孔X射线相机测量了钕玻璃激光（基频1.053 μm）辐照铝靶形成的激光铝等离子体辐射的X射线光子的空间分布,并针对正入射和入射激光斜辐照情况下测得的X射线光子量及特性进行了分析和比较。结果发现：入射激光斜辐照固体平面靶产生的向真空喷射热等离子体流的方向是垂直靶面（即法线方向）;正入射和斜入射激光叠加驱动靶时,一定程度上能改善激光辐照的均匀性,但等离子体源辐射的X射线光子数并未发现显著地增加;当激光斜辐照与靶相互作用时,激光能量被等离子体吸收下降。     

高电荷态离子129Xe28+与Au和Mo表面作用产生的X射线谱

研究了高电荷态离子129Xe28+轰击金属Au和Mo表面产生的特征X射线谱.实验结果表明,在入射离子的电荷态和能量相同的条件下,对于核电荷数较小、原子质量较轻的靶原子,只有其内壳层的电子才能被激发而产生X射线,而核电荷数较大、原子质量较重的靶原子只有其较外壳层的电子能被激发而产生X射线.特征X射线的产额随入射离子动能的增加而增加.     

类钠离子光电子角分布的非偶极效应

基于密度矩阵理论和多组态Dirac-Fock方法,系统地研究了不同入射光子能量下类钠离子(20 Z92)3s,2p_(1/2)和2p_(3/2)子壳层的光电离过程,讨论了辐射场与电子相互作用的多极项对光电子角分布的影响,并给出了光电子角分布的偶极和非偶极参数.结果表明,非偶极项对光电子角分布的影响不仅与入射光子能量有关,而且与靶离子的原子序数、被电离电子的壳层等有着密切的关系.总体上,非偶极项对2p_(1/2,3/2)子壳层光电子角分布的影响大于对3s子壳层光电子角分布的影响;电偶极近似下,入射光子能量、靶离子核电荷数对s子壳层光电子角分布轮廓影响不大,对p子壳层光电子角分布影响较大,在高能光子入射下,低Z离子的p子壳层光电子角分布出现反常的角分布情况;考虑非偶极项之后,p子壳层的反常光电子角分布消失.     

圆柱腔体光电输运的蒙特卡罗模拟

应用三维并行蒙特卡罗程序JMCT, 计算了特征温度分别为1, 3, 5, 8keV的黑体谱X射线入射到铝、二氧化硅、金的表面的背散射光电产额和电子能谱, 并与文献结果进行对比, 验证了程序的正确性, 进而针对系统电磁脉冲(SGEMP)研究中的典型几何结构——金属圆柱腔体, 模拟计算了其在黑体谱X射线照射下的光电输运过程, 用温度为1keV、注量为1J/m2的黑体谱X射线平行照射圆柱腔侧面, 半个侧面发射光电子, 计算得出了和方位角相关的不同面上发射光电子的光电产额、能谱分布和角分布, 结果表明掠入射的X射线会产生更高的光电产额; 光电子的发射角分布都基本符合余弦角分布的规律。     

同步辐射掠出射X射线荧光分析薄膜膜厚

掠射X射线荧光分析为薄层和多层膜特性分析提供了潜在的可能. 尤其是可以探测膜层厚度、界面形貌和组成. 以北京同步辐射光源作激发光源, 采用掠出射方法测试了Si基片上不同厚度的单层Cr膜样品, 测试结果与理论计算基本符合. 同时观察到一定厚度的薄膜样品产生的掠出射X射线荧光的干涉现象.     

高电荷态离子Arq+入射在金属表面形成靶原子X射线谱

本文报道低能高电荷Ar12+、Ar13+ 、Ar14+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变化的实验结果.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.     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.     

X射线增感屏的图象信息传输特性分析

本文采用Monte Carlo方法详细模拟了不同能量光子与增感屏的作用过程,对于一种稀土(Gd₂O₂S:Tb)增感屏,计算了出射可见光子数的概率分布、平均出射光子数、统计因子、X射线检测效率以及DQE等.增感屏出射可见光子数的概率分布曲线均有三个峰,随着入射X射线能量的增加,各峰之间距离增大,相对强弱对比增大;其余各曲线在Gd原子K壳层结合能(50.24keV)附近,均有突变.这些结果提供了增感屏图象信息传输性能的基本参数,为深入研究增感屏及成象系统的量子噪音传输特性提供指导.