發(fā)布時間：2020-11-19 18:56

　　 在慣性約束聚變(ICF)中,通過對軟X射線譜的精確測量,可以獲得激光與等離子體相互作用的原理機制以及電子溫度、離子溫度等等離子體參數(shù)條件。由于透射光柵譜儀在測譜過程中具有較高的譜分辨率,較寬的能譜測量范圍,較高的衍射效率,儀器操作簡單等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于慣性約束聚變軟X射線譜的診斷試驗中。在使用透射光柵譜儀測量能譜過程中,由于記錄介質(zhì)和儀器長度的限制,使得測譜范圍和所測譜分辨存在著相互制約的矛盾。當譜儀長度固定時,使用低線對密度光柵可獲得較寬范圍的測量光譜,但是會降低所測光譜的分辨率;使用高線對密度光柵可獲得較高的譜分辨率,但是由于條紋相機光陰極長度的限制,又會降低所測得的光譜范圍。為了解決光柵譜儀中譜分辨和測譜范圍相互制約的這一矛盾,本工作設(shè)計了一種新型透射光柵譜儀,即錯位雙光柵譜儀。該譜儀在保證所測譜范圍的基礎(chǔ)上,可提高譜儀的分辨率,同時可耦合時間分辨設(shè)備(條紋相機),可獲得具有0.1~5keV測量范圍的X射線時間分辨譜。錯位雙光柵譜儀采用雙光柵色散元件結(jié)構(gòu),即在同一塊光柵元件上,分別采用兩塊不同線對密度的光柵(2000和5000線對/毫米)錯位排布。通過理論計算,2000線對/毫米光柵用于測量0.1~1.09keV軟X射線譜,其譜分辨率為0.11nm;5000線對/毫米光柵用于測量1.09~5keV的X射線譜,其譜分辨率為0.05nm。通過設(shè)計的新型結(jié)構(gòu)的光陰極狹縫,可將兩段不同能段的光譜在條紋相機上拼接到一塊,那么就可得到一條高分辨率、寬波長的X射線譜。為了得到兩個不同線對密度光柵的絕對衍射效率值,在北京同步輻射裝置上,利用能點為200~1600eV的軟X射線源,對所設(shè)計的錯位雙光柵色散元件進行了實驗標定。通過標定實驗,得到了該光柵的各級衍射能譜圖和衍射強度,分析了光柵的性能。將光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)與嚴格耦合波理論相結(jié)合,計算了光柵的各級絕對衍射效率值,為光柵譜儀的解譜提供依據(jù)。為了驗證設(shè)計的錯位雙光柵譜儀的可行性,在北京同步輻射實驗室采用單色能點照射雙光柵,得到了錯位雙光柵衍射圖譜,實驗表明錯位雙光柵譜儀的設(shè)計是合理的,可用于X射線診斷中對時間分辨譜的測量。為了使實驗可以順利進行,設(shè)計了可行的實驗方案,包括瞄準方案,靶材的選取和參照光柵的設(shè)計等,為譜儀實驗提供依據(jù)。通過以上分析及設(shè)計表明,設(shè)計的錯位雙光柵譜儀具有高譜分辨率,寬光譜測量范圍,且可獲得時間分辨譜,該譜儀可用于慣性約束聚變軟X射線譜診斷實驗中。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL817
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 X射線診斷技術(shù)
    1.3 透射光柵譜儀的發(fā)展與現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究意義
    1.5 論文的內(nèi)容安排
第二章 X射線透射光柵譜儀原理
    2.1 透射光柵譜儀結(jié)構(gòu)
        2.1.1 透射光柵
        2.1.2 X射線條紋相機
    2.2 技術(shù)參數(shù)
        2.2.1 譜分辨率
        2.2.2 測譜范圍
    2.3 譜儀標定
        2.3.1 光柵標定
        2.3.2 條紋相機靜態(tài)標定
    2.4 譜儀解譜
        2.4.1 光柵解譜
        2.4.2 條紋相機的譜響應(yīng)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 光柵元件設(shè)計
    3.1 光柵設(shè)計
    3.2 光柵參數(shù)
    3.3 光柵標定
        3.3.1 實驗標定
        3.3.2 標定結(jié)果
        3.3.3 衍射效率
    3.4 本章小結(jié)
第四章 錯位雙光柵譜儀設(shè)計
    4.1 設(shè)計原理
    4.2 設(shè)計參數(shù)
    4.3 譜儀解譜
    4.4 譜儀驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 2×100J激光器實驗設(shè)計
    5.1 瞄準方案
        5.1.1 預(yù)瞄準方案（一）設(shè)計及驗證
        5.1.2 預(yù)瞄準方案（二）設(shè)計及驗證
        5.1.3 正式瞄準方案
    5.2 實驗測試
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果

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本文編號：2890350