XRD探测器和滤片在北京同步辐射3B3中能束线上的标定

利用北京同步辐射3B3中能束线, 在国内首次实现了XRD X射线探测器灵敏度在2—6keV能区的标定, 灵敏度的不确定度小于7%. 另外中能束线的应用还极大地提高了滤片厚度的标定精度, 其厚度的不确定度小于3.6%.     

北京同步辐射3B3中能束线X射线探测系统性能研究

北京同步辐射装置(BSRF)的3B3中能束线的应用，在国内首次提供了一台能区在2—6keV范围、性能优良的单色X射线光源. 对光源的性能进行了研究，并完成了X射线探测器(XRD)灵敏度、滤片厚度、多种晶体衍射效率以及成像板能量响应等指标的标定.XRD标定的相对不确定度好于7%，滤片厚度的不确定度小于3.6%. 关键词： 中能X射线 同步辐射 标定     

平面镜反射率的标定及修正

 研究了用同步辐射源标定软X光掠入射平面镜的反射率。实验采用北京同步辐射装置(BSRF)-3W1B束线及反射率计靶室，在50~1 500 eV能区，做了C，Si，Ni和Au材料平面镜在1°~7°掠射角下的反射率标定曲线。由于3W1B束线的单色器采用变间距光栅作色散元件，光栅分光必然存在高次谐波，高次谐波严重影响光源的单色性，从而给平面镜的反射率标定值带来误差。前置滤片虽然能有效抵制高次谐波，但不能完全消除高次谐波。为此，利用透射光栅对光源做了单色性研究，给出高次谐波在不同能区所占光源强度的比例，从而对平面镜反射率标定值做出修正。     

同步辐射标定平面镜反射率不确定度分析方法研究

为了提高多通道软X射线能谱仪的测量精度,2009年在北京同步辐射(BSRF)软X束线源上对多种材料的掠入射平面镜的反射率进行了标定.在标定实验的基础上,对光源的单色性、高次谐波以及源强稳定性、探测器响应一致性和数据采集统计误差等多项不确定因素进行了评估,给出了反射率的修正方法和相应的不确定度分析结果.     

固定角度平面镜标定方法与不确定度分析

在北京同步辐射装置新建4B7B束线没有安装反射率计,且用户空间有限的情况下,利用X光基准点还原的方法建立了一种Dante谱仪固定角度平面镜反射率标定方法。利用三光束瞄准方法完成了束线软X光基准重建,通过准直方法实现了平面镜与X光之间的高定角精度,并采取了相应的角度姿态监测,最终在实验中得到的平面镜标定角不确定度为1.0 mrad。基于固定角度平面镜多次安装和朝各个方向转动后的标定结果,获得了高精度的反射率曲线。     

X射线CCD标定及模拟

 在北京同步辐射光源4B7B实验站上,采用透射光栅配X射线电荷耦合元件(CCD)的方法对单色光进行了检验,在优化高次谐波抑制方法后,开展了X射线CCD的灵敏度标定实验研究;在标定数据处理过程中,提出了等效曝光时间的概念,修正了快门开合造成的曝光时间误差。标定实验获得了100~1 500 eV能区CCD的灵敏度,补充了300~600 eV能区CCD灵敏度标定数据,验证了简化模型的正确性。     

银吸收边附近X射线衰减系数测量

在北京同步辐射装置的4B7A中能X光束线上,光源能区为2.1~6.0keV,能量分辨大于5000,高次谐波小于0.1%,光源强度大于109光子/s。通过全能区多能点的透过率精确测量Ag样品质量厚度,然后采用Ag薄膜对单能X光子的透过率进行测量,给出了Ag薄膜在吸收边(3.4~3.9keV)的衰减系数。建立了Ag样品吸收边附近衰减系数同步辐射测量方法。通过不确定度分析给出衰减系数测量不确定度小于1%,填补了在该区间衰减系数的空白。     

q软X光多层镜反射率在同步辐射源上的标定

软X光多层镜反射率标定实验在北京同步辐射装置上进行,利用BSRF-3W1B 束线及其反射率计靶室(主靶室)标定不同材料的多层镜样品的反射率.多层镜的标定采用波长扫描法,以得到样品反射率随波长变化的曲线.给出了21°-B4C/Si,21°-B4C/Mo,10°-Cr/Ti,15°- B4C/W,10°- B4C/W以及6.86°-B4C/W等6块多层镜在50～1 500 eV能段上的反射率标定曲线,并将其与理论计算结果进行比较.结果表明标定曲线与理论曲线很好地符合.影响标定结果的总不确定度的主要因素是光子能量不确定度,其次是角度不确定度,测量不确定度的影响很小.     

掠入射平面镜反射率在同步辐射源上的标定方法研究

在北京同步辐射源的3W1B束线上,利用平面变间距光栅分光,获得单色性较好,强度较高,能谱连续可调的单色光源.利用该光源,我们实现了掠入射平面镜反射率的精密标定,解决了角度基准,转动精度,大动态范围测量的问题.在2度时,角度的不确定度为2%,反射率的不确定度0.1%,取得了突破性的进展.     

软X光平面镜反射率标定实验

报道了掠入射软X光平面镜反射率标定实验。实验利用北京同步辐射装置 (BSRF) 3W 1B束线及反射率计靶室 ,在束流 35mA～ 110mA、贮存环电子能量 2GeV专用光运行模式下 ,在 5 0eV～ 85 0eV能区分四个能段 ,进行了 5°掠入射Ni平面镜反射率标定实验。标定过程中用高灵敏度无死层的硅光二极管代替X射线二极管作探测器 ,输出信号提高 2～ 3个量级 ,可标定能区从 15 0eV～ 2 70eV拓展到 5 0eV～ 85 0eV ,给出了完整的 5°Ni平面镜反射率标定曲线。最后把实验数据与理论计算作了比对并进行了分析。     

铟活化诊断氘氘中子产额不确定度分析

介绍了铟活化诊断氘氘中子产额的测量原理,分析了中子产额测量不确定度的来源及评定方法。中子产额测量不确定度主要由灵敏度标定不确定度、活化射线净计数不确定度、立体角测量不确定度及测量系统的随机误差等构成。评估了灵敏度标定过程中加速器中子与聚变中子能量差异、大厅散射中子本底等因素对灵敏度标定的影响,并评估了宇宙射线本底对活化射线净计数测量的影响。分析了中子产额处于不同量级时起主要作用的不确定度分量,提出了减小灵敏度标定不确定度的方法。以实验数据为基础,对具体的实验数据进行了分析计算。结果表明:利用伴随粒子法在加速器中子源上标定出铟活化测量系统灵敏度的相对标准不确定度为4.3%。中子产额低于1010时,产额测量不确定度大于7%,活化射线净计数误差是产额测量误差的主要来源;产额大于1010时,测量不确定度好于7%,中子产额测量不确定度主要由灵敏度标定不确定度引起。     

用于“聚龙一号”上软X光通量探测的平响应X光二极管

介绍了聚龙一号上使用的一种由金阴极X光二极管（XRD）和具有特殊构型的复合金滤片构成的平响应XRD探测器, 测量软X光通量的标定和实验情况。该探测器的灵敏度在北京同步辐射的4B7B束线站和4B7A束线站标定。标定的灵敏度显示, 该探测器对0.1~4 keV之间的X光具有近似平坦的响应曲线。根据标定情况和探测器的谱响应特性, 给出了目前该探测器在用于Z箍缩产生的软X光通量诊断中的测量不确定度为12%。在单层钨丝阵Z箍缩实验中, 平响应XRD探测器测得Z箍缩产生的X光功率峰值达到52 TW, 能量达540 kJ。在动态黑腔实验中, 布置在径向和轴向的两套平响应XRD探测器被用于建立径向辐射功率波形和轴向辐射功率波形之间的时间关联。在典型的动态黑腔实验中, 测得轴向辐射功率峰值出现在径向辐射功率前约1.2 ns。     

X射线二极管阴极灵敏度测量及其不确定度分析

 在北京同步辐射装置上,利用经过标定的硅光二极管作为标准探测器,对金、铝两种阴极的X射线二极管灵敏度进行了绝对测量。由于光源中二次谐波的影响,会造成计算所得的灵敏度降低。为了消除二次谐波的影响,实验中采用透射光栅对光源的二次谐波份额进行测量,并以此为依据对计算所得的灵敏度进行修正。通过光阴极次级电子发射模型对二次电子转换效率进行了分析,并且利用分析结果对缺省能点的阴极灵敏度进行了计算。同时对影响灵敏度计算的各种因素进行分析,最终得到的X射线二极管光阴极灵敏度的相对不确定度小于3%。     

软x射线平面镜不同掠射角下的反射率标定

报道了平面反射镜在不同掠射角下的反射率标定实验.实验利用北京同步辐射装置(BSRF)-3W1B束线及反射率计靶室，在束流强度40—120 mA、贮存环电子能量2 GeV专用光运行模式下，在50—1500 eV能区，做了四种材料平面镜在不同掠射角下的反射率标定.标定过程用高灵敏度无死层的硅光二极管代替x射线二极管作探测器，使输出信号提高2—3个数量级.最终给出C，Si，Ni和Au四种材料平面镜在1°—7°掠射角下的反射率标定曲线，并把实验数据与理论计算值进行了比对和分析. 关键词： 同步辐射 平面镜 反射率 标定     

神光Ⅱ升级装置软X光能谱仪研制北大核心CSCD

软X光能谱仪（SXS）是惯性约束聚变黑腔辐射流、辐射温度测量的主要诊断设备。根据神光Ⅱ升级装置实验需求,完成软X光谱仪系统研制,并开展了性能研究。谱仪采用环形透镜成像准直方法保证瞄准精度,通过固定角度平面镜安装机构来减少角度偏差。利用滤片、平面镜以及X光二极管（XRD）探测器的标定实验结果,得到谱仪测量能区为0．05～4．97keV。在短脉冲激光装置上开展通道时间响应性能研究,确定系统时间分辨力为99．22ps。     

同步辐射在ICF研究中的应用

介绍同步辐射在ICF研究中的应用,对多种ICF实验诊断用软X光探测元器件及设备利用北京同步辐射装置(BSRF)-3W1B作能量响应绝对标定.首先采取透射光栅分光和软X光面陈CCD观测记录,对光源进行性能研究.在50—1500eV能区分7个能段,通过不同材料的前置滤片抑制高次谐波,获得单色性好于95%的单色光.采用美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管作次级标准探测器.利用BSRL的反射率计靶室及其相关联动调束系统,获得连续可调的单色光标定束.在该束线上进行了多轮实验.获得大量探测器标定数据用于ICF实验研究,提高了实验精度.     

软X光多层镜反射率在同步辐射源上的标定

 软X光多层镜反射率标定实验在北京同步辐射装置 上进行，利用BSRF-3W1B 束线及其反射率计靶室(主靶室)标定不同材料的多层镜样品的反射率。多层镜的标定采用波长扫描法，以得到样品反射率随波长变化的曲线。给出了21°-B₄C/Si，21°-B₄C/Mo，10°-Cr/Ti，15°- B₄C/W，10°- B₄C/W以及6.86°-B₄C/W等6块多层镜在50～1 500 eV能段上的反射率标定曲线，并将其与理论计算结果进行比较。结果表明：标定曲线与理论曲线很好地符合。影响标定结果的总不确定度的主要因素是光子能量不确定度，其次是角度不确定度，测量不确定度的影响很小。     

软X射线测量用电阻式薄膜量热计

介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中,采用一维热扩散模型,考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量,并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明,电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。     

一种X射线成像型平响应低通滤波技术EI北大核心CSCD

提出一种基于掠入射微柱面反射镜阵列的X射线成像型平响应低通滤波技术.根据X射线光学理论,介绍了基于微柱面反射镜阵列的平响应低通滤波原理,分析了元件透射谱的计算方法.基于电子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上制作了金柱体直径200nm、深度1.3μm、占空比0.393的微柱面镜阵列样品,根据理论计算在2°掠射角时其截止能量为1250eV,响应不平整度为5.7%.利用转角精度优于0.1°的三维精密转角机构,在北京同步辐射装置的4B7B软X射线束线站标定样品在不同掠入射角下的透射率,得到初步标定结果.标定结果显示,在1keV以上的不同能点各曲线均有下降趋势,且角度越大下降能点越偏软,说明掠射角的增大对较高能的X射线具有明显抑制效果.由于电子束刻蚀的技术局限性,样品的深宽比、侧壁垂直度、侧壁粗糙度等参数并未达到理论要求,所以标定结果与理论计算值有一定差异.     

一种X射线成像型平响应低通滤波技术

提出一种基于掠入射微柱面反射镜阵列的X射线成像型平响应低通滤波技术.根据X射线光学理论,介绍了基于微柱面反射镜阵列的平响应低通滤波原理,分析了元件透射谱的计算方法.基于电子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上制作了金柱体直径200nm、深度1.3μm、占空比0.393的微柱面镜阵列样品,根据理论计算在2°掠射角时其截止能量为1250eV,响应不平整度为5.7%.利用转角精度优于0.1°的三维精密转角机构,在北京同步辐射装置的4B7B软X射线束线站标定样品在不同掠入射角下的透射率,得到初步标定结果.标定结果显示,在1keV以上的不同能点各曲线均有下降趋势,且角度越大下降能点越偏软,说明掠射角的增大对较高能的X射线具有明显抑制效果.由于电子束刻蚀的技术局限性,样品的深宽比、侧壁垂直度、侧壁粗糙度等参数并未达到理论要求,所以标定结果与理论计算值有一定差异.