闪光照相中散射照射量的解析分析

 考虑了光子与物质的三种相互作用方式,用解析分析法确定光子在材料中能量的一次散射转化几率,并由此求得闪光照相系统中成像平面上的散射和最小直散比的表达式。用该公式求得的FTO客体的最小直散比约为1.0,与美国NIH实验结果0.5~1.5近似符合。     

用于闪光照相的准直器设计及性能

为了实现高度准直同时较好地保留飞层界面信息,针对高能闪光照相实验中常用的准直技术,改进了设计方法,以法国实验客体(FTO)为例,利用蒙特卡罗程序对光子电子耦合输运过程进行数值模拟实验,验证了所提出的准直器的性能,对采用该准直器技术下的模拟照相结果进行了准直器光程扣除方法研究,结果表明:改进的准直器将客体芯部区域的散射照射量降低99.8%,接收平面处的客体信号动态范围降低99.7%,同时在图像中完整地保留了客体外界面信息;对准直器轴向分层照相的方法可以获得误差小于0.1的客体光程。     

密度提取中吸收系数的使用

 研究了能谱效应的影响,进行了理想的蒙特卡罗(MC)数值闪光照相。在密度提取中使用了3种不同的吸收系数——MC谱光子平均能量对应的单能质量吸收系数、波恩近似公式谱有效质量吸收系数和MC谱有效质量吸收系数。研究结果表明,使用MC谱有效质量吸收系数有效地减小了密度提取中能谱效应的影响。粗略的波恩谱使密度均方根误差小于1.5％,精确的MC谱则获得了均方根误差小于0.5％的理想结果。     

FTO客体3m闪光照相的Monte Carlo研究

 研究了客体模型FTO的闪光照相系统X光输运过程，给出了直穿照射量、散射照射量、直散比、直穿照射量能谱、散射照射量能谱、直穿X光通量能谱和散射X光通量能谱在记录平面的空间分布。结果表明：后锥是照射量散射成分的主要来源，后锥照射量占总散射量97%；后锥也是造成散射的空间分布不均匀的主要器件，这一不均匀性高达58%。照相系统的最小直散比非常小，表明锥造成的散射已经严重地淹没了直穿（轫致辐射）信号。计算中使用高空间分辨率记录法进行分点，合成图像对吸收系数的复原结果与国外报道的结果相符。     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10％.     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10%.     

高能闪光照相光源位置测量

介绍了一种高能闪光照相系统的光源位置重复性测量方法。相同客体不同次实验图像的位置可以反映闪光照相系统的光源位置重复性。首先从球形客体实验图像中检测出客体的钨飞层外界面,然后利用界面数据拟合得到对应的圆心位置。多次照相图像圆心位置的重复性反映了光源位置的重复性。实验测量了闪光照相系统的光源位置重复性,实验结果表明,某闪光照相系统光源位置的重复性好于0.1 mm。     

线吸收系数能谱效应解析法研究

 用数值模拟的方法研究了FTO客体材料的线吸收系数随着穿透材料深度的变化关系，并拟合出材料有效线吸收系数与厚度之间的函数表达式。研究结果表明，在闪光照相中X光能谱发生了硬化，并随着穿透材料深度的增加谱平均线吸收系数会随之减小。FTO客体中钨的平均有效线吸收系数0.838（4.53%）cm^-1，铜的平均有效线吸收系数0.297（4.96%）cm^-1，能谱效应对有效线吸收系数的影响小于5%。在图像重建中利用上述的线吸收系数能够反演出精度达5%的材料密度。     

六通道掠入射软X射线针孔照相技术

在对平面反射镜高能X射线截止原理分析研究的基础上,为传统的针孔照相系统配置了光学滤片加平面反射镜组成的滤波系统,消除了大部分的高能尾部的影响。介绍了六通道掠入射软X射线针孔相机的结构设计、工作原理及性能。将光源按光子能量切割成6个能段分别进行记录,滤波后各通道的出射光为窄带软X射线。在阳加速器上对六通道掠入射软X射线针孔相机系统进行考核,加速器输出电流为779 kA,电流上升时间为75 ns,使用的负载为16根环形W丝阵,成功获取了6个通道的针孔照相图像,并结合Dante谱仪相应通道测得的功率时间谱进行了对比分析,确定了部分Z箍缩辐射热点的图像与功率发射谱的对应关系。     

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的能谱角度谱研究

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Compton散射问题.对于散射后光子的能谱和角度谱参数,可以根据电子温度抽样若干不同状态的电子,分别模拟其与光子发生散射,可以得到各次散射后的光子能量和偏转角度,取统计平均后的结果即可获得该光子与该温度电子散射的能谱和角度谱分布.根据该方法编写了光子与相对论电子散射MC模拟程序,开展了高温全电离等离子体中光子与相对论电子散射的能谱角度谱计算和分析,分析结果显示:热运动电子将展宽出射光子能谱,且低能光子与高温电子散射后的蓝移现象明显;出射光子的角度谱很复杂,其决定于入射光子能量、出射光子能量及电子温度.基于该方法计算并以数表形式给出的光子-相对论电子散射能谱角度谱数据,可以供辐射输运数值模拟程序使用.     

Upgrade of beamline BL08B at Taiwan Light Source from a photon‐BPM to a double‐grating SGM beamline

During the last 20 years, beamline BL08B has been upgraded step by step from a photon beam‐position monitor (BPM) to a testing beamline and a single‐grating beamline that enables experiments to record X‐ray photo‐emission spectra (XPS) and X‐ray absorption spectra (XAS) for research in solar physics, organic semiconductor materials and spinel oxides, with soft X‐ray photon energies in the range 300–1000 eV. Demands for photon energy to extend to the extreme ultraviolet region for applications in nano‐fabrication and topological thin films are increasing. The basic spherical‐grating monochromator beamline was again upgraded by adding a second grating that delivers photons of energy from 80 to 420 eV. Four end‐stations were designed for experiments with XPS, XAS, interstellar photoprocess systems (IPS) and extreme‐ultraviolet lithography (EUVL) in the scheduled beam time. The data from these experiments show a large count rate in core levels probed and excellent statistics on background normalization in the L‐edge adsorption spectrum.     

X射线在影象增强器中背向散射特性的研究

本文用蒙特卡罗方法模拟了轫致辐射Ｘ射线在影象增强器中的背向散射特性。针对Ｘ线源管电压为３０－１２０ｋＶ的轨致辐射入射，给出了背向散射光子的角分布及能谱分布；同时，还给出了背向散射光子的平均能量和平均出射角与管电压的关系以及吸收光子数和直透光子数与管电压的关系。     

High-order harmonics generation by few-cycle and multi-cycle femtosecond laser pulses

This paper investigates experimentally high-order harmonic generation(HHG) of neon gas with 5-fs and 25-fs driving laser pulses.It has been demonstrated that the cutoff energy of the harmonic extreme ultraviolet photons is extended to 131 eV and the HHG spectrum near the cutoff region becomes continuum as the driving laser pulse duration is 5 fs;whereas much lower cutoff photon energy and discrete harmonic spectrum near the cutoff region are presented as the laser pulse duration is 25 fs.The results can be explained by the fact that neutral atoms can be exposed to more intense laser field before they are depleted by ionization because of the extremely short rising time of the few-cycle pulse.The 5-fs driving laser pulse paves the way of generation of coherent x-ray in the water window and single attosecond pulse.     

Spectrum of two quasiequal-energy electrons ejected by a high-energy photon

We present numerical results for the photoelectron spectrum in double ionization by keV photons in the quasiequal-energy sharing region. In this region of the spectrum, the relevant ionizing mechanism is due to a mutual sharing of the photon momentum by both electrons, with small momentum transferred to the atomic nucleus. Calculations were performed for photon energies of 25 and 50 keV, where retardation effects are fundamental, while final-state correlations are of minor importance. The spectra present a two-peak structure, with maxima located at the photoelectron energies , with the photon energy in atomic units. We discuss the general features of the spectrum in terms of the picture of the photoionization of two free electrons, and we propose a way of detecting the contribution by experiments. Received 24 January 2000     

高等离子体密度区域的光子加速现象

本文研究了激光尾场实验中的透射光谱。和标准尾场实验不同的是,我们采用了更高的等离子体密度。实验中仍然观察到了明显的频谱加宽与频谱分裂,这是光子加速的显著标志。为解释该现象,我们做了二维粒子模拟。模拟结果证明在该高密度等离子体中, 光子加速仍然可以发生。     

Ergebnisse von Ballonmessungen an sekundären Elektronen und Photonen

A scintillation counter telescope has been flown in the upper atmosphere at2.4g/cm² from Bergen/Lüneburger Heide for the measurement of electrons and photons of the secondary cosmic radiation. The aim was to get the differential energy spectra of secondary photons in an energy range from 1 to 44 MeV and of secondary and return albedo electrons from 2 to 35 MeV for three different zenith angles (0 °, 90 ° and 180 °). The received photon spectrum is in good agreement to the results of other authors as well to lower as to higher energies. It has been shown, that the spectrum has a great anisotropy with a maximum of intensity around the horizon. The main reason therefore is the atmospheric deepness in the different directions. In this energy range we have found that the Bremsstrahlung of the return albedo electrons is the main reason for the photon flux and secondly the π⁰-decay. The measured electron spectra don't show any significant difference relative to the three zenith angles. These secondary electrons are produced isotropically in the upper atmosphere and they consist of a mixture of secondary and return albedo electrons.     

高能脉冲X射线能谱测量

给出了高能脉冲X射线能谱测量的基本原理及实验结果.采用Monte-Carlo程序计算了高能光子在能谱仪中每个灵敏单元内的能量沉积,利用能谱仪测量了"强光Ⅰ号"加速器产生的高能脉冲X射线不同衰减程度下的强度,求解得到了具有时间分辨的高能脉冲X射线能谱,时间跨度57ns,时间步长5ns,光子的最高能量3.0MeV,平均能量1.04MeV,能量在0.2—0.9MeV之间的光子数目最多,占46.5%.也利用二极管的电压电流波形理论计算了光子的能谱,并与利用能谱仪测得的能谱进行了比较,两种方法所得结果基本一致.     

A multiplexed high‐resolution imaging spectrometer for resonant inelastic soft X‐ray scattering spectroscopy

The optical design of a two‐dimensional imaging soft X‐ray spectrometer is described. A monochromator will produce a dispersed spectrum in a narrow vertical illuminated stripe (～2 µm wide by ～2 mm tall) on a sample. The spectrometer will use inelastically scattered X‐rays to image the extended field on the sample in the incident photon energy direction (vertical), resolving the incident photon energy. At the same time it will image and disperse the scattered photons in the orthogonal (horizontal) direction, resolving the scattered photon energy. The principal challenge is to design a system that images from the flat‐field illumination of the sample to the flat field of the detector and to achieve sufficiently high spectral resolution. This spectrometer provides a completely parallel resonant inelastic X‐ray scattering measurement at high spectral resolution (～30000) over the energy bandwidth (～5 eV) of a soft X‐ray absorption resonance.     

非线性晶体散射及吸收光谱的测量

利用PE-Lambda900分光光度计，测量了非线性晶体的散射及吸收光谱，实验中避免了大块双轴晶体镜面反射作用引起的测量误差．实验结果表明，随光子能量增加，晶体材料的光吸收在400nm以外波段显著增加。对散射谱进行分析，来源于晶体结构内部的缺陷。如位错、包裹体的尺寸主要分布在lOOnm以上,这些缺陷在短波段的光散射作用有上升的趋势。     

强流电子束轫致辐射复合薄靶设计

针对目前脉冲硬X射线源能谱硬、辐照面积小、辐射场电子份额高无法开展系统电磁脉冲效应实验研究的技术难题,提出了采用复合薄靶软化脉冲硬X射线能谱、降低电子份额的方法。采用MCNP程序数值模拟了电子和光子在不同材料中的输运规律,分析了复合靶结构和材料厚度对X射线能谱、电子份额的影响。以闪光二号加速器为电子束源,设计了复合薄靶、X射线窗。实验得到的X射线参数:平均能量121 keV;均匀性2∶1情况下,700 cm2平均剂量40 rad（Si）,500 cm2平均剂量170 rad（Si）;光子数与电子数的比值大于103,可以开展系统电磁脉冲效应初步实验研究。