18～88 keV Ross滤片谱仪的设计和应用

以带通平响应为优化目标,通过残余响应、带外残余响应相对误差以及残余响应平整度3个参数来优化滤片的厚度,设计了一套共有7个能量通道、连续覆盖18~88keV能谱范围的Ross滤片谱仪。该谱仪能量通道宽度在2~20keV之间。多数能量通道的带外残余响应相对误差低于10%,残余响应平整度优于20%。将该谱仪应用于微聚焦X光机上的高Z金属球壳高能X射线背光照相实验,结果表明:在不同的实验条件下,Ross滤片谱仪测得的能谱形状与理论模型给出的结果符合较好,测得的能谱不仅能够很好地解释背光照相图像,而且可用于根据图像反推客体的面密度。     

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。     

罗斯滤片法测量激光打靶X射线辐射通量

利用一套罗斯滤片系统测量激光轰击固体金属Ti平面靶产生的X射线辐射通量,系统包括两个相同的X射线探测器及相应滤膜。罗斯滤片法的优点在于利用相邻核素对X射线相似的阻止率,可滤出一个窄的能带并去除高能部分的干扰,获得了Ti平面靶K壳层X光辐射产额。实验结果表明:硬X射线能段在4.5~4.9keV之间的K壳特征辐射占优,连续谱所占份额较低(与晶体谱仪一致);随着激光能量的增加,特征辐射增加;激光强度接近2×1015 W/cm2时,能量转换效率出现峰值。     

用于激光等离子体诊断的硬X光能谱仪

介绍了利用滤片和探测器阵列组合的硬X光能谱仪(简称FFS)的工作原理,结构性能和数据处理。文章最后给出了FFS在惯性约束聚变(ICF)实验中测到的硬X光谱的典型结果。     

利用金刚石探测器测量软X光辐射功率

使用天然Ⅱａ型金刚石光电导探测器（ＰＣＤ），测量激光等离子体发射的软Ｘ光辐射。由于探测器在２００ｅＶ～２２００ｅＶ之间具有平响应特性，可以不加滤片直接测量Ｘ光功率和能量。金刚石ＰＣＤ与软Ｘ光能谱仪和平响应Ｘ光二级管的测量结果基本一致。     

腔靶金M带辐射角分布测量

在黑腔实验中使用了一种滤片选通的平响应X光探测器,探测器基于Al阴极X射线二极管构成,并结合了一种特殊结构的复合滤片,实现了在金M带能区的带通平响应特性,探测器响应曲线的平整度好于10%。应用这种新型探测器,从不同方向测量了金等离子体在M带能区的腔外绝对辐射量和角分布。由实验发现,随着探测器与腔轴之间角度的增加,探测器透过激光注入口的观测视场减小,同时观测区域等离子体温度下降,从而导致探测器测量到的M带能量变小;输运腔在激光注入过程中存在等离子体堵腔效应,输运腔的M带能量份额比大腔的份额要高。     

用于超热电子诊断的滤波荧光谱仪滤片厚度的优化设计

根据物质的吸收系数、散射截面、荧光截面的离散数据进行了二维插值,利用插值后的数据对前置滤片透射率、荧光体吸收截面、后置滤片透射率进行拟合,用文献[2]的滤波荧光谱仪的总响应函数(荧光响应函数和散射响应函数)以及探测器灵敏度和散射光、荧光光子数,对前置滤片、荧光片和后置滤片的不同厚度进行优化设计,得到了最大信噪比(荧光响应函数曲线的峰值面积与总响应函数面积的比值)及最大信噪比对应的前置滤片、荧光片、后置滤片厚度。在滤波荧光谱仪上应用优化厚度,减少了高能尾部对探测信号的影响,得到更加有效的硬X射线能谱,继而推算出更加精确超热电子信息。     

喷气式Z箍缩等离子体辐射软X射线能谱的研究

研制了一台五通道ROSS-FILTER-PIN软X射线能谱仪，能谱范围为0.28—1.56keV.它由5个连续能段组成，每个能段的起止边由罗斯滤片对(ROSS-FILTERS)的L或K吸收边确定.罗斯滤片对的厚度通过优化计算得到，为了使每个通道的灵敏区外响应(即所测能段外响应)与通道总响应之比最小，在滤片对的第二滤片上镀上了一定厚度的第一滤片材料；为了缩减滤片表面积以增强低能滤片的抗冲击能力及方便滤片加工，能谱仪采用了小探测面积的PIN探测器(1mm²).借助此能谱仪，测量得到了喷气式Z箍缩(Z-pinch)等离子体辐射软X射线能谱的分布，并研究了软X射线产额随箍缩状况的变化趋势. 关键词： Z箍缩等离子体 罗斯滤片 软X射线能谱     

北京同步辐射装置4B7B软X射线标定束线的性能研究及应用

描述了在北京同步辐射装置(BSRF)4B7B软X射线上,通过多种方法进行高次谐波抑制,采用复合滤片消除高能区低能X射线等性能改进方法使光源的高次谐波含量小于1%、能量分辨优于3000,无杂散光。在4B7B光束线上开展了X射线探测器(XRD)灵敏度、平面镜反射率和滤片透射率的标定方法研究,XRD灵敏度标定不确定度优于3%,平面镜反射率标定不确定度小于3.5%,滤片透射率标定不确定度优于1%。     

皮秒分幅相机在Z箍缩实验光谱测量中的应用

 在Angara-5-1装置进行的中俄联合Z箍缩实验中,通过在皮秒分幅相机针孔上粘贴不同种类和厚度的滤片,并利用皮秒分幅相机的光谱响应特性,对丝阵靶实验中产生的强脉冲软X光进行拍照,获得了各种负载不同能段的X光分幅像。通过对皮秒分幅相机和2.3 mm厚formvar膜滤片的光谱响应特性分析,以及对同一时刻粘贴2.3 mm厚formvar膜滤片和未粘贴2.3 mm厚formvar膜滤片两幅图像径向辐射强度波形的对比,确定出获取的X光辐射图像的能谱范围:不加formvar膜滤片的X光辐射图像光子能量大于70 eV,加formvar膜滤片的X光辐射图像光子能量大于150 eV,同时还确定出图像各部分的光子能量分布。     

Measurement of intense X-Ray spectra: Methods based on CXR and Ross filter

The interaction between X-ray radiation and the material of secondary targets is simulated using GEANT4 for two methods of measurements of intense X-ray spectra. In the first case, characteristic X-ray radiation (CXR) from the secondary target to the back hemisphere is detected; in the second case, primary radiation passing through pairs of foils (a Ross filter) is registered. Using Ross filters and the CXR technique, the primary spectra of X-ray radiation are recovered. Two methods for recovery primary radiation spectra are compared.     

均匀线状激光等离子体X光单色源和软X光胶片响应特性的标定

利用均匀线聚焦激光产生的等离子体和软X针孔透射光栅谱仪获得了均匀的线状软X光单色光源.在这一光源基础上,利用加阶梯膜的新方法首次标定了国产无保护层5F软X光胶片在软X光波段的响应特性.     

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。     

透射式X射线光阴极的M带平响应设计

获取高时空分辨的M带X射线辐射能流信息是黑腔物理研究的重要内容之一,条纹相机平响应存在谱响应耦合、谱改造元件结构设计等问题。通过对条纹相机和透射式X射线光阴极谱响应特性的研究,提出组合滤片调制法以实现条纹相机M带带通平响应。计算表明,在M带能区内谱灵敏度不平整度仅为2.7%,带通效果良好。     

基于超材料结构的小型化可调滤波器

为了提高频谱资源的利用率,解决传统滤波器组体积大的问题,利用开口环结构的超材料具有高集成度的特性,设计了一款整体尺寸仅为15mm×20mm的滤波器.基于时域有限积分法分析了开口环结构滤波器的反射系数曲线与电磁参数之间的响应特性,通过在开口环缝隙处加载可调谐的二极管器件,实现了超材料滤波器在X波段(10.9~12GHz)的连续可调,扩展了滤波器的工作频带.该可调谐超材料滤波器的工作带宽达11.0%,通带内回波损耗最小值为32dB,插入损耗最大值为0.38dB,具有高集成度、宽频带、通带内选频特性良好的特点.     

X光全息术的记录方式对其分辨率的影响

本文从分析X光全息图的两种具体的记录方式入手,考虑记录介质的点扩散函数和全息图的尺寸在不同的记录方式中,对X光全息图的分辨率的影响,结论是,在完全相干光的条件下,X光无透镜傅里叶变换全息图的最小分辨距离不可能小于记录时用的X光聚束器的焦斑或滤波小孔的半径,而X光同轴全息图不可能获得比记录介质的截止频率更高的分辨率.     

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