一种激光驱动的超短X射线光源

介绍一种可产生超短脉冲的新型Ｘ射线光源。它由多碱光电阴极、金靶及铍输出窗组成，当该射线管的阴极受到强光照射时，产生光电子发射，并经电场加速后轰击金靶，产生连续谱的Ｘ射线轫致辐射，经铍窗输出。用超短的可见光脉冲驱动该光源，并借助Ｘ射线扫描相机测量了该管的Ｘ射线输出，获得了５ｐｓ的Ｘ射线脉冲，这种光源可方便地用来标定Ｘ射线扫描相机的时间分辨率，此种产生超短电子脉冲的方法可在其他方面获得应用。     

Evaluation of Transmutation of ^137Cs（γ, n） 136Cs Using Ultra-Intense Lasers in Solid Targets

Relativistic electrons produced in ultra-intense laser-solid interaction generate highly collimated γ-ray beams through Bremsstrahlung that can be used to induce photonuclear reactions. Photonuclear transmutation （of （% n） type） of ^137 Cs, one of the hazardous nuclear wastes with half-life of 30.17 years which cannot be transmuted practically with neutron bombardment due to its very low neutron capture cross section, has been considered. Nuclear activity of produced 136Cs with half-life of 13.16 days has been evaluated analytically using available experimental data. With irradiating a ^137Cs sample by p-polarized laser light of 10^20 Wcm^-2 and the repetition rate of 10Hz for 30min, the activity of 0.24 Bq is obtained. It is found that intensity has a large effect in yield around 10^21 Wcm^-2. For similar laser with intensity of 5 ×10^21 Wcm^-2, the activity increases with a factor of 10^5.     

厚靶轫致辐射特性的数值模拟研究

X光机正朝高能强流方向发展.这些装置中普遍采用mm厚度的重金属厚靶,其辐射特性和各种参数间的规律受到关注.本文采用基于蒙特卡罗法的EGS4程序比较全面的研究了高能X光机中所关心的靶厚度的选择、轫致辐射场的角分布和X射线能谱的规律.同时还专门就X光强度和束流发射度、打靶焦斑尺寸三者的依赖关系进行分析,结论表明针对现有的X光机参数,不用担心因追求小焦斑而带来X光照射量的损失。文中还分析了强束流条件下单粒子蒙特卡罗模拟程序的适用性.文中结论和已有实验结果吻合,对实际工作具有意义.     

利用光核反应对激光等离子体中超热电子温度诊断的理论研究

超短超强激光与等离子体相互作用可以产生高能的超热电子, 利用光核反应的方法可以对这部分超热电子的温度进行诊断. 本文通过粒子输运程序(MCNP), 模拟了超热电子通过轫致辐射产生γ 光子, γ 光子再分别与⁶³Cu, ¹⁰⁷Ag, ¹²C等活化材料发生光核反应的物理模型, 并根据核素的活化截面数据, 计算了不同活化片的放射性活度, 得到了¹¹C/⁶²Cu, ¹¹C/¹⁰⁶Ag活度比与电子温度关系曲线, 采用理论模拟的方法实现了激光等离子体产生的超热电子的温度诊断. 关键词： 超热电子 轫致辐射光子 光核反应 MCNP程序     

轫致辐射转换靶破坏过程诊断

直线感应加速器能够产生一个高功率、强流脉冲电子束,该电子束与轫致辐射转换靶作用可以产生一个脉冲的、强剂量的X光,同时会对轫致辐射靶本身也造成烧蚀破坏,甚至洞穿。设计研制了一套激光探测系统,对神龙一号加速器上的轫致辐射靶进行了诊断,得到了0.4 mm钽靶的破坏穿孔开始时刻在电子束打靶后约240μs处,整个靶穿孔过程持续时间可达1.5 ms。     

Radiation emission from the ＂Rhodotron-TT200＂ cavity

In this paper, the X-rays emitted from the Rhodotron-TT200 cavity have been studied in depth. We found that the Bremsstrahlung interaction is the only contribution of X-ray generation important to safety. The X-ray dose rate in the Rhodotron vault is calculated for normal conditions based on MCNP4C results. The presented calculation shows good agreement with the experimental measurements, which consequently confirms the reliability of the calculation for use in shielding design and other safety aspects.     

30 MeV电子束轰击旋转钽靶产生轫致辐射分析

提出了一种基于射频直线加速器的多脉冲X光照相系统,有望用于材料动态性能诊断等流体物理动力学研究。基于射频加速器的特点,该套照相系统能够产生时间跨度10 s以上、数个脉冲间隔可调、脉宽为几十至一百ns的脉冲电子束,产生电子束束斑半高宽尺寸小于1 mm。通过蒙特卡罗模拟程序Geant4,分析计算了特定的几何布局以及不同厚度及电子束束斑条件下,电子束打靶后在靶中的能量沉积,靶中的电子束散射对X光焦斑的影响,以及1 m处的照射量,探讨了这套X光照相系统的应用可行性。结果表明,在30 MeV,400 nC电子束轰击厚度为1 mm的靶条件下,1 m处照射量约为9.1 R,靶厚在1~2 mm范围内并未引起X光焦斑的明显增大。较小横向尺寸的电子束会引起靶体局部升温严重,将会制约脉冲数量;采用旋转靶能够提升脉冲数量,通过分析二维旋转靶的应力,分析了靶材升温以及钽/钽合金屈服强度对脉冲间隔的限制作用。     

一种小尺寸轫致辐射转换靶设计

以减小直线感应加速器X射线光源横向尺寸为目标,开展轫致辐射转换靶的设计。对聚焦打靶过程中电子束运动轨迹进行分析,指出同一个电子束轨迹分布,既可以描述为电子束在某纵向位置处具有一定的横向展宽,也可以描述为电子束保持较小横向尺寸时的轴向分布展宽,由此提出在束腰附近放置多个小靶片实现聚焦电子束有效阻挡的小尺寸多层靶概念设计。采用EGS4程序对X射线产额进行计算,发现靶厚度在一定范围内改变时X射线产额变化较小,基于这一规律完成了小尺寸多层靶的结构设计。进一步考察了一个设计应用实例,当聚焦电子束最小包络直径3 mm、会聚角100 mrad时,对比大尺寸靶,采用小尺寸多层靶可以获得等效直径减小约50%、产额减小约10%的X射线光源。该设计方法有望在相同的电子束品质和聚焦条件下,获得横向尺寸小于电子束最小束包络直径的X射线光源,具有一定的应用价值。     

磁轫致辐射辅助函数的特性和数值计算

磁轫致辐射函数在小宗量和大宗量区域中的展开特性。提出了一种渐近和多项式展开与数值积分相结合计算磁轫致辐射辅助函数的方法。以该算法编制的磁轫致辐射辅助函数子程序可以有效地应用于天体磁轫致辐射谱分布特性的数值计算。