用于激光等离子体测量的X光量热计

 由于X光量热计具有体型吸收、线性响应及抗电磁干扰能力强等优点,可用于对激光等离子体辐射的X光总量测量。介绍了X光量热计的原理和结构,量热计主要由吸收体、热电堆、恒温体和外壳4个部分组成;量热计吸收体接收X光能量后,在瞬时内温度迅速上升,同时又通过热传导或辐射而损失能量。电加热法作为X光量热计的传统标定方法,标定结果不可靠。为此采用经过绝对标定的XRD阵列谱仪（SXS）对X光量热计在神光-Ⅱ装置上进行了在线绝对标定。结果表明：X光量热计性能稳定,其灵敏度为(84.1±3.4) μV/mJ,X光能量测量的相对合成标准不确定度约为31%,可用于X光定量测量。     

X-ray microbeams based on Kumakhov polycapillary optics and its applications: Analytical consideration

Kumakhov polycapillary optics is based on the effective passage of X-ray radiation through bundles of monocapillaries of various configurations. The passage of radiation takes place because of the total external reflection of X-rays from the inner capillary walls. In this work, the basic characteristics of intense quasi-parallel X-ray polycapillary microbeams from a laboratory source with microfocus X-ray tube/polycapillary cylindrical structure are investigated theoretically (analytical consideration). The data generated from theoretical estimations are compared with the experimental results. Several new generations of X-ray analytical devices like, laboratory synchrotron, fluorescent spectrometers, reflectometers/refractometers, diffractometers, X-ray microscopes and combinations of several such devices, are developed based on polycapillary optics. Besides, a number of devices can be developed for the most modern research problems such as nanomateriology, namely, X-ray nanoscanner, portable X-ray nanothickness indicator etc. X-ray tubes and the radiators, specially developed for polycapillary optics as efficiently as possible, are used in all the devices mentioned above.     

基于X射线脉冲星导航的模拟调制仿真源研究

为实现X射线脉冲星导航系统在地面的演示验证, 提出并设计了一种高精度X射线脉冲星仿真源. 该仿真源由模拟调制信号发生器和栅控X射线球管组成. 模拟调制信号发生器根据脉冲星标准脉冲轮廓数据和栅控球管特性曲线, 利用直接数字频率合成技术产生模拟调制信号, 加载在X射线球管控制栅极, 从而控制轰击阳极靶的高速电子数目来实现X射线的调制, 产生与脉冲星标准脉冲轮廓高吻合度的X射线光子统计分布. 在X射线脉冲星地面仿真系统中对Crab脉冲星仿真源的性能进行测试, 测试结果为: 采集脉冲轮廓与标准脉冲轮廓时域相关度和频率相关度分别达到0.9774和0.9853, 辐射流量为1. 90 ph·cm^-2·s^-1, 脉冲辐射流量与总辐射流量之比为76.15%, 脉冲半宽度为1.879 ms. 结果表明: 该仿真源具有符合度高, 成本低, 操作简单灵活, 对X 射线脉冲星导航关键技术的攻关具有重要的意义. 关键词： X射线脉冲星导航 仿真源 栅控X射线球管 直接数字频率合成     

制作工艺误差对X射线组合折射透镜聚焦性能影响研究

本文主要介绍对X射线组合折射透镜的制作工艺误差对其聚焦性能影响的研究结果. 首先给出采用深度X射线光刻技术制作的PMMA材料圆柱面型X组合折射透镜的工艺测试结果,得出制作工艺误差值,定性分析制作工艺误差对X射线组合折射透镜聚焦性能的影响. 然后根据实际的制作工艺误差建模,给出详尽的理论分析和定量的理论模拟结果. 最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,构建基于PMMA材料的圆柱面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统,实际测试了有明显工艺误差和尽量消除工艺误差的两种X射线组合折射透镜的聚焦性能,给出实测结果 关键词： X射线组合折射透镜 制作工艺误差 X射线聚焦性能 同步辐射     

相干性对X光全息图分辨率的影响

分析计算了Ｘ光束的相干性对Ｘ光全息图分辨率的影响，结论是Ｘ光无透镜傅里叶变换全息术所要求的相干长度和分辨率与样品尺雨戌二次线型关系；Ｘ光同轴全息术所要求的相干长度和分辨率的平方以及样品到全息图的距离成正比。     

基于平面孔靶对本底X光及激光挂边的研究

在神光-Ⅲ和神光-Ⅲ原型装置上基于平面孔靶研究了激光挂边及本底X光发射情况。能量卡计直接测量激光挂边份额;X光针孔相机给出本底X光发射的空间图像;平响应X光探测器测量本底X光的强度。实验结果表明:在神光-Ⅲ原型上800 m注入孔时,针孔图像中本底X光计数与黑腔漏失辐射流计数的比值约为1.2%;在神光-Ⅲ上1000 m注入孔时,平响应X光探测器测得的本底X光干扰的峰值约为2.7%,能量卡计测得的激光挂边份额约为2.6%。此外,根据神光-Ⅲ的实验参数模拟计算了激光挂边份额和本底X光的干扰。与实验结果的对比说明了该模型的正确性,可以用该模型评估激光挂边及本底X光发射情况,同时可以用该模型指导注入孔尺寸的选择。     

基于同步辐射光刻的三维微细加工方法

同步辐射光刻的三维聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate，PMMA）微结构制造对X射线光刻掩膜板的吸收体形状和PMMA所吸收的X射线能量分布有直接影响，即三维PMMA微结构形状取决于X射线光刻掩膜板的吸收体形状。如果不对X射线光刻掩膜板进行补偿，在被曝光的结构中可观察到结构侧面的变形。研究了引起这种结构侧面变形的各种原因并提出X射线剂量对刻蚀深度非线性曲线是最直接的原因。基于X射线光刻掩膜板图形形状和实际制造的三维PMMA微结构的误差，X射线光刻掩膜板从双直角三角形变为双半圆图形使得微注射针阵列的强度得到增强。为了量化实际制造的三维PMMA微结构的误差，给出了X射线吸收能量分布与微结构的结构形状数据。     

管靶X射线辐射输运初步研究Ⅱ.实验测量与分析

从实验上研究了X射线在管靶中辐射输运情况.给出两种分解靶：源靶、输运靶.源靶可得到X射线输运的输入条件,输运靶是近似一维X射线输运管道,对其测量可得到输运的结果;给出两种分解靶由软X射线谱仪、平响应XRD和透射光栅谱仪(配X射线CCD)测量的结果,并对实验结果进行分析;最后对输运管道内的等离子体膨胀问题进行了讨论. 关键词：     

Z-FFR聚变靶室物理状态分析与聚变X射线防护的初步设计

利用MULTI程序建立了大空间-时间尺度、Z-FFR聚变靶室气体氛围的辐射流体力学模型,研究了聚变X射线能量传输、气体氛围温度密度演化以及冲击波的形成和传播等物理过程,获得了第一壁表面辐射温度、冲击压力随时间的变化等重要参数。同时利用Geant4程序计算了静态X射线在第一壁耐烧蚀涂层中的能量沉积分布,研究了不同能量X射线在聚变靶室气氛中的衰减规律。综合动态和静态计算结果,完成了聚变X射线防护初步设计,确定第一壁入射X射线能量密度阈值约为0.2J/cm2,Ar气氛围压强为2000Pa。     

基于空间应用的透射式微型微束调制X射线源

针对空间应用对X射线源的需求, 提出了一种透射式微型微束调制X射线源的设计方案, 建立了调制X射线源的理论模型. 相较传统的X射线源, 增加了栅极电压控制和多个聚焦极微束聚焦功能, 通过改变栅极电压实现X射线的幅度调制和脉冲调制. 利用带电粒子光学仿真软件SIMION, 模拟计算了不同管电压下透射式阳极靶的最佳靶厚, 仿真分析了不同栅极电压对电子束运动轨迹的影响, 最终得到了150 μm的微束焦斑直径. 完成了原理样机的加工镀膜和真空密封, 搭建了调制X射线源的测试装置, 实验报道了阳极钨靶的谱线特性, 分析了栅极电压影响出射X射线强度的原因, 讨论了栅极幅度调制的可能性, 完成了调制X射线源栅极脉冲调制的验证.     

Time resolved studies on X-rays and charged particles emission from a low energy plasma focus device

The time resolved studies on soft X-ray, hard X-ray, electron beam and ion beam emissions from a low energy plasma focus device are carried out simultaneously by employing a photodiode X-ray spectrometer, a scintillator photomultiplier tube, a combination of Faraday cup and Rogowski coil assembly and a biased Faraday cup, respectively. The soft X-ray is seen to be emitted in short multiple pulses corresponding to different pinch stages where as it is a single for hard X-ray, which corresponds to only maximum pinch stage. Similarly, multiple pulses of electron beam is found, which also corresponds to different pinch stages and these pulses are analogous with the soft X-ray pulses. The effective hard X-ray photon energy is estimated by foil absorption technique and found to be around 110 keV, which is consistent with the observed electron beam energy distribution. The simultaneous investigation of the electron and ion beam shows that both are accelerated by the same local field generated during the pinching process. The detailed results of time resolved studies on various radiations are incorporated in this Letter.     

原级X射线谱强度分布的定量测定

本文提出了衍射或荧光分析用的X射线管原级X射线谱强度分布的定量测定方法。在带有正比、闪烁计数管的衍射仪上用LiF分光晶体进行展谱测定。实验测定强度经校正计算还原为X射线管窗口处的强度。对荧光X射线管还应测定几个射线束方向的原级谱加以平均求得有效原级谱。分析了原级X射线谱数据的误差及其对基本参数法等实际应用的影响。 关键词：     

Spatial and temporal characteristics of the X-ray emitted by a 1-J50-ns vacuum discharge

The X-ray emission from a source based on a small vacuum discharge is studied. Two different X-ray pulses whose intensities vary with the anode-cathode distance are identified. Time integrated pinhole images show that the whole anode and the teflon insulator emit X-rays. Some of the X-ray emission is found to originate also in the vicinity of the tungsten anode. The temporal behavior of the X-ray varies with respect to the distance between the anode and the cathode. Three different cathode geometries are tested: hollow cathode, hollow conical cathode, and massive or needle cathode. The spatial distribution of the X-ray sources is obtained by means of a sensitive imaging device. Some X-ray spots that appear in the discharge gap near the anode tip are similar to hot spots found in more powerful discharges     

基于同步辐射的快速扫描X射线微束荧光成像方法

在上海光源硬X射线微聚焦光束线站(BL15U1)上, 基于EPICS软件平台, 集成运动控制, 光强探测, 荧光探测等功能, 实现了"飞行"模式 (on-the-fly) X射线扫描微束荧光成像方法. 用"飞行"扫描X射线荧光成像法获得了标准镍网, 以及微量元素Cu, Zn,K, Fe在样品老鼠脾内的分布图像, 结果显示该方法不但在速度上有了极大的提高, 而且获得的元素分布图像具有高质量. 关键词： 快速扫描X射线微束荧光成像 同步辐射 微量元素分布     

电缆X射线辐射感应电导率引起的非线性效应北大核心CSCD

对电缆X射线辐照非线性响应进行了数值模拟。分析了电缆X射线辐照的物理过程,针对同轴电缆和屏蔽多导体电缆,建立了基于有限元方法的二维电缆模型诺顿等效电流源计算方法,着重描述了二维模型下电缆介质辐射感应电导率效应求解方法,模拟了电缆X射线辐照非线性效应,给出了诺顿等效电流源非线性响应规律,并依据物理过程进行了合理性分析。模拟结果显示,由于辐射感应电导率的存在,随着X射线注量的增加,电缆响应幅度会存在明显的饱和现象。对特定类型的电缆,响应电流随着X射线注量增加,依次出现3个时间位置不同的电流峰值。     

带状电缆的直流X射线辐照响应

对真空环境下带状电缆模型直流X射线辐照响应进行了实验和数值模拟研究;研制了电缆直流X射线辐照实验系统;使用蒙特卡罗模拟软件计算了直流X光机产生的X射线能谱、通量等参数;建立了带状电缆X射线辐照响应一维计算模型,该计算模型包括电缆导体与介质层间隙和介质层电导率模型。实验测量了两个带状电缆模型的直流X射线辐照响应电流波形,并对其进行了数值模拟。结果显示,在一定的电缆导体与介质层间隙大小假设条件下,采用带状电缆X射线辐照响应计算模型计算的结果与实验测量结果在波形特征和绝对幅度方面比较接近,说明了利用该模型描述电缆直流X射线辐照响应具有其合理性。     

神光Ⅲ激光装置直接驱动内爆靶产生的连续谱X光源

激光驱动的内爆靶通过轫致辐射过程可以产生覆盖1—100 keV能区的小尺寸、短脉冲和高亮度的光滑连续谱X光源,可用于高密度等离子体的点投影照相和吸收谱诊断等.本文对30—180 k J输出能量的神光Ⅲ激光装置直接驱动氘氚冷冻靶产生的连续谱X光源辐射特性进行了模拟研究,为优化内爆光源提供物理基础.采用了美国OMEGA激光装置和美国国家点火装置(NIF)使用的定标率来给出不同驱动能量时的靶参数和激光脉冲参数.研究发现,内爆靶丸在停滞阶段瞬时的密度和温度剧增可以产生尺寸约100μm、发光时间约150 ps的X光脉冲;X光辐射主要产生于被压缩的氘氚冰壳层内侧、而不是中心的高温气体热斑区;等离子体的自吸收可以显著降低1—3 keV的较低能区的X光发射,但对更高能区没有影响;X光辐射主要集中在30 keV的较低能区,氘氚聚变反应可以增强30 keV的硬X光辐射、但对30 keV的较软的X光辐射没有明显贡献.     

X射线全息记录过程中影响分辨率的主要因素分析

分析了Ｘ射线全息记录过程中影响分辨率的一些主要因素。在完全相干的条件下，Ｘ射线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射线聚束器的焦斑或滤波小孔的半径，而Ｘ射线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。在部分相干的条件下，Ｘ射线无透镜傅里叶变换全息所要求的相干长度和分辨率与样品半径成二次线型关系。Ｙ射线同轴全息所要求的相干长度和分辨率的平方以及样品到全息图的距离成正比，而与样品尺寸无关。随着Ｘ射线全息图分辨率的提高，其所要求的相干长度将大幅度增长。 关键词：     

HL-2Aװ�����ط���ά��������������������Ӧ��

在HL-2A的实验中,我们采用了一种像素法二维层析成像分析技术对软X射线进行反演成像。该方法可对等离子体截面软X射线分布提供详细及可视化的研究方法。该二维层析反演方法已经在HL-2A上得到了成功应用,重建了杂质注入过程和双锯齿破裂过程。     

观测宇宙的新窗口--2002年度诺贝尔物理学奖介绍

文章介绍了2002年诺贝尔物理学奖获得者贾科尼对X射线天文学的开创性贡献，特别介绍了贾科尼等在开拓空间观测和发展x射线成像技术这两个方面的工作．文章通过x射线天文学的诞生、X射线天文卫星的发展介绍了X射线的空间观测对天体物理学的影响，对宇宙暗物质、双星中的吸积过程和X射线喷流现象等进行了简单介绍，并对高能天体物理学的发展给出了概略的描述．