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。     

光子计数型CCD测量激光等离子体X射线

 介绍了光子计数型电荷耦合器件(CCD)的工作原理,标定了2.0~30 keV的探测效率。在超强超短激光等离子体相互作用中,实验用靶为复合靶,分别用Cu＋Mo和Al+Cu制作。第1层靶是Cu或Al物质作为电子示踪材料,第2层靶是Mo或Cu物质作为荧光材料,利用光子计数型CCD测量了Mo和Cu的X射线能谱, 同时得到CCD的能量分辨率大于37。该CCD可用于激光等离子体低通量高能X射线测量实验。     

K_α单光子计数CCD标定北大核心CSCD

对三台单光子计数CCD的能量响应特性和探测效率进行实验标定。采用标准放射源对CCD进行照射,将CCD图像进行统计处理后,得到CCD的能量响应曲线。响应曲线近似为线性,不同的CCD响应曲线斜率明显不同。编写了MATLAB程序对多像素事件进行处理,获得CCD的探测效率曲线。在不同的能点处,CCD的探测效率明显不同,在5.1keV附近探测效率达到最大值。标定结果与XOP软件计算得到的吸收效率理论结果比较一致。该标定结果可用于超强激光打靶产生的Kα荧光光子产额和能谱的定量精确处理。     

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX：1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5~30 keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。     

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX:1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5~30 keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。     

光子计数型CCD测量激光等离子体X射线

介绍了光子计数型电荷耦合器件(CCD)的工作原理,标定了2.0~30 keV的探测效率。在超强超短激光等离子体相互作用中,实验用靶为复合靶,分别用Cu＋Mo和Al+Cu制作。第1层靶是Cu或Al物质作为电子示踪材料,第2层靶是Mo或Cu物质作为荧光材料,利用光子计数型CCD测量了Mo和Cu的X射线能谱, 同时得到CCD的能量分辨率大于37。该CCD可用于激光等离子体低通量高能X射线测量实验。     

X光CCD响应特性

在北京同步辐射源上建立了Ｘ光ＣＣＤ量子效率实验标定方法,获得了１５０ｅＶ～１５００ｅＶ能区范围多个Ｘ光能点的量子效率实验结果,发展了Ｘ光ＣＣＤ量子效率简化计算模型,并对Ｘ光ＣＣＤ表面油沾污对量子效率的影响进行了实验研究和修正。     

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。     

X射线胶片的脉冲光源响应标定

用ＬＦ－１１激光装置的１．０６μｍ脉冲激光加热Ｃｕ靶产生的Ｌ－壳层线辐射作脉冲Ｘ射线源，在曝光量为（０．０１～１０）－７Ｊ·ｃｍ－２范围内，标定了ＫＯＤＡＫＡＡ－５，ＫＯＤＡＫＳＷＲ和ＵＦＳＨ－Ｏ软Ｘ射线胶片的响应曲线，并与用连续光源标定的进行了对比．结果表明，这三种ｘ射线胶片，在强脉冲光源曝光条件下，都存在着胶片响应互易律失效问题，过去用连续光源标定的响应曲线，在激光等离子体诊断实验中，已经不能采用．     

航空胶片的X射线标定

利用光谱扩展的荧光型软X射线单色光源产生的多条谱线,通过时间递增和光强递增的方法首次标定了国产高速航空胶片在软X射线和超软X射线波段的响应特性,给出了这种胶片的响应特性曲线即光学密度与曝光量的关系和相对光谱灵敏度曲线.     

氢气放电中X射线测量的能量刻度

在用微机多道测量氢气放电中的异常X射线能谱时,需要准确地给出各新谱线峰位的能量值,它由刻度求得的谱仪系统的零点和道数一能量转换系数给出,本文通过实验比较了能量刻度的四种方法:道数一能量关系直线外推法;脉冲幅度一道数关系直线外推法;双能X射线源法;特征X射线法.比较结果说明:用道数一能量直线外推法进行刻度最为准确,当能量大于2.0 keV时,其能量刻度不确定度小于2%.     

基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的标定

X光晶体本征参量的实验标定是准确鉴定X光晶体种类和品质,研制各种类型晶体谱仪,X光线谱定量测量和高分辨X光单能成像的基础.基于X射线衍射仪,通过制作平面晶体样品架,采取控制X射线管电源、滤波片选取和厚度控制等措施,极大地抑制了Cu-Kβ及韧致辐射,使X射线管光源Cu-Kα单能化,提出了用滤片作为光源单能化的判据.对X光线谱测量中常用的X光分光晶体季戊四醇的晶格常量2d和Cu-Kα能点的积分衍射效率R_c进行了标定方法研究,其标定值分别为(0.874 25±0.000 42)nm和(1.759±0.024)×10^-4 Rad.基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的精密实验标定方法既快速高效,且十分方便和灵活.通过更换衍射仪的X射线管靶材,采取类似方法,可以标定其它能点的晶体积分衍射效率,可为X光晶体的本征参量库提供更多的标定数据.     

X射线成像板衰退曲线标定

在实验室衍射仪平台上,开展了以富士公司SR-2025型成像板为样品的标定实验,获得了该样品随时间变化的信号强度衰退曲线.实验以铜靶X射线管为光源,经过三羟甲基甲胺晶体(Trihydroxymethylaminomethane,TAM)分光得到Cu-Kα单能特征辐射.在实验环境温度为(20±1)℃、光源稳定、成像板空间响应均匀、信号强度线性响应等条件下,在不同时刻对成像板上不同位置进行曝光,扫描后获得成像板对单能特征X射线的衰退曲线.对测到的衰退曲线进行数值拟合及不确定度分析,发现其与国外的研究结果符合得较好.实验数据表明,X射线光源的不稳定性为0.7%,成像板的空间非均匀性小于1%,并且对信号强度呈优异的线性响应;在Cu-Kα的8 027.84eV能点处,成像板的衰退曲线呈指数形式η(t)=0.368 84·exp(-t/159.647 56)+0.633 72缓慢衰减,在可见光屏蔽良好条件下曝光125min后X射线信号仍有80%的强度.     

软X射线条纹相机的静态性能研究

软X光扫描相机是对软X光时间持性进行研究的主要诊断工具,我们利用 同步辐射作为光源,对它的静态性能：能量响应、增益等性能进行了相对标定,给出了软X 光条纹相机的能量响应曲线和增益特性曲线,并与利用B.L.Henke的经验公式计算给出的响 应曲线比较,其结果与理论较符合。     

CCD的输出响应与相机MTF测试

以往在测试CCD相机的调制传递函数 (MTF)时 ,通常未考虑CCD像元的输出响应对测试的影响 ,因而导致了相机的MTF测试数据与理论计算值存在着一定的偏差。在采用高对比度靶标对线阵CCD相机MTF进行测试时 ,根据对测试数据的分析 ,发现在CCD像元的响应中包含着一种不同于像元暗电流的基底响应。通过考察CCD在不同照度下的输出响应 ,将以往的CCD绝对定标公式进行扩展 ,可以得出CCD像元的基底响应与暗电流对计算相机MTF的影响关系。据此 ,可以在CCD相机系统测试过程中得到相机的真实MTF数据 ,并且为CCD相机的图像后期处理提供了一种方法     

Calibration and Monte Carlo simulation of a single-photon counting charge-coupled device for single-shot X-ray spectrum measurements

A Princeton Instruments PI-LCX 1300 charge-coupled device （CCD） camera used for X-ray spectrum measurements in laser-plasma experiments is calibrated using three radioactive sources and investigated with the Monte Carlo code Geant4. The exposure level is controlled to make the CCD work in single photon counting mode. A summation algorithm for obtaining accurate X-ray spectra is developed to reconstruct the X-ray spectra, and the results show that the developed algorithm effectively reduces the low-energy tail caused by split pixel events. The obtained CCD energy response shows good linearity. The detection efficiency curves from both Monte Carlo simulations and the manufacturer agree well with the experimental results. This consistency demonstrates that event losses in charge collection processes are negligible when the developed summation algorithm of sDlit Dixel events is emDloved.     

超高感度CCD摄像传感器的特性分析

介绍了超高感度 CCD(EXview HAD CCD)摄像传感器的概念、结构特点和性能特征。比较了常规的基底为 Nsub、Psub的 CCD传感器和超高动态 CCD传感器各自的灵敏度、饱和信号和暗电流 ,给出了量子转化效率与光波长的关系曲线。结果表明 :超高感度 CCD摄像传感器在减小拖影方面具有突出的优点。