球面晶体分析器在X射线成像诊断中的研究

为诊断激光等离子体X射线,研制了基于Bragg衍射原理的球面弯曲晶体。球面晶体可提高空间分辨、光谱分辨及立体角收集辐射能力。实验采用球面弯曲石英晶体作为分析器,X射线成像板作为成像器件,利用X射线衍射仪铬靶Kα单色谱成像,验证了0.2 mm间隔双丝的单能像,球面弯晶具有较高的光谱分辨力和信噪比,谱分辨力可达1 000,聚光效率在同样距离条件下比平晶分析器高一个数量级以上。

鞋楦三维数控加工算法分析

在使用三维离散法造型技术来描述鞋楦外轮廓表面的基础上简要介绍了数控刻楦机的加工原理 ,并主要针对加工过程中的刀位点确定进行了详细的算法分析。从空间解析几何的角度出发 ,为刻楦机建立了空间坐标系 ,推导出铣刀旋转包络面的空间方程 ,根据鞋楦加工特征提出最小距离法 ,并将其应用到鞋楦刀位点的计算中 。

氟化锂椭圆弯晶分析器的特性及应用

设计了测试能量范围为0.6～6 keV的椭圆弯晶谱仪。此谱仪利用椭圆自聚焦原理,晶体分析器采用氟化锂材料,椭圆焦距为1 350 mm,离心率为0.958 6,布拉格角范围为30～65°。在神光Ⅱ靶室进行了实验,入射激光波长为0.35μm,激光功率约为1.6×1014W/cm2,与厚度为100μm的钛平面靶法线夹角约为45°。实验结果证实,弯曲的氟化锂晶体具有极佳探测效果,弯晶分析器对波长为0.2～0.35 nm的X射线的分辨率可达500～1 000,同时具有等光程而便于空间分辨测量的优点,在同样距离条件下比平晶分析器高一个数量级的收光效率,故适合于激光等离子体X射线的光谱学研究。

数控刻楦机加工鞋楦的方法

描述了鞋楦CAD/CAM的系统结构 ,并介绍了系统输出设备—数控刻楦机的加工原理。着重分析了利用直接数字定义进行加工编程的方法 ,对圆整误差和步进电机的运行频率作了特别处理 ,不仅避免了误差的累积 ,而且使步进电机始终运行在最佳工作频率段上 ,从而提高了鞋楦的加工精度和速度 。

激光等离子体球面晶体光谱成像

利用自聚焦原理，研制了一种新型的球面弯晶谱仪。晶体分析器采用云母材料，其弯曲半径为380mm，布拉格角为51°。利用成像板接收光谱信号，其有效面积为30mm×80mm，从等离子体源经晶体到成像板的光程长为980mm。物理实验在中国工程物理研究院激光聚变研究中心20J激光装置上进行，入射激光能量为6．78J，成像板获得了铝激光等离子体X射线的光谱空间分辨信号。球面云母弯晶谱仪的光谱分辨率达到1000-1500，在相同环境放置的PET平晶的光谱分辨率为50～100。结果表明：球面弯晶具有较高的光谱分辨率和信噪比，适合于激光等离子体X射线的光谱学研究。

激光等离子体X射线极化光谱研究

研制了一种新型的基于空间分辨的激光等离子体X射线极化谱仪。将平面晶体和球面弯晶色散元件在极化谱仪内正交布置,即在水平通道用PET平面晶体作为色散元件,在垂直通道用半径为380 mm的Mica球面弯晶作为色散元件。信号采用成像板进行接收,有效接收面积为30 mm×80 mm,从等离子体光源经晶体到成像板的光路为980 mm。实验中成像板获得了铝激光等离子体X射线的光谱空间分辨信号。实验结果表明:该极化谱仪具有较高的光谱分辨率,适用于激光等离子体X射线极化光谱的诊断。

球面弯晶在X射线诊断中的应用

为了诊断等离子体X射线,利用X射线布拉格衍射原理研制了球面弯晶谱仪。实验采用α-石英作为其晶体分析器色散元件,晶体弯曲半径为250 mm,布拉格角为30°~67.5°;采用接收面积10 mm×50mm的X射线胶片作为摄谱器件,接收等离子体X射线谱线信息。通过在＂阳＂加速器装置上进行实验,得到了钛等离子体X射线K壳层激发谱线信息,其光谱分辨力可达到1 000以上,光谱带宽约为0.43 eV。

球面弯曲晶体在X射线背光成像的应用

基于X射线布喇格衍射理论,研制了球面弯曲晶体分析器,用于研究和诊断惯性约束聚变的聚爆靶等离子体的形状、分布及稳定性。分析器的核心器件是石英球面弯晶,弯曲晶体半径为143.3mm。首次利用石英球面弯曲晶体进行了单色X射线背光成像实验。采用接收面积为40mm×30mm的磷屏成像板作为接收装置,得到了清晰的铬靶单色X射线二维背光聚焦成像。对所得实验弧矢方向区域谱线的分析显示,石英球面弯曲晶体得到的X射线背光成像的空间分辨率约为83.3μm。实验结果表明该球面弯曲晶体适合于X射线的背光诊断研究。

用于X射线时空分辨测量的弯晶谱仪

为了测量激光聚变产生的0.2～0.37 nm范围内的等离子体X射线,设计了一种基于空间和时间分辨的聚焦型弯晶谱仪.将在700℃时弯曲后的LiF(2d＝0.403 nm)晶体作为色散元件,布喇格衍射角的变化范围为30～67.5°,弯晶粘贴在离心率和焦距分别为0.9586和1350 mm的椭圆形不锈钢基底上.利用弯晶谱仪配X光CCD相机在星光Ⅱ激光(0.35 μm,60～80J,700 ps)装置上摄取了钛平面靶发射的X射线光谱,实验结果表明它的光谱分辨率能达到0.001 nm.

Z箍缩等离子体X射线凸晶谱仪

针对波长为0.3-0.5 nm的喷气箍缩等离子体X射线诊断,研制了一种适用的高空间分辨的晶体谱仪。色散元件采用云母（002）凸面晶体,布拉格角为37°,信号采用X射线胶片进行接收,有效接收面积为30 mm×80 mm。物理实验在＂阳＂加速器装置上进行,胶片获得了氩喷气K,L壳层光谱信号,其光谱范围较宽,为0.31-0.40 nm。经解谱发现,类氦谱线有明显的基底,用最小二乘法拟合包络曲线去噪处理后,得到类氦谱线光谱分辨力为200-300。实验结果表明,该谱仪获得的X射线测量值与理论值相符,适合喷气箍缩等离子体X射线光谱的诊断。

软X射线椭圆晶体谱仪的研制

为了测量激光等离子体软X射线的空间和时间分辨光谱,研制了一种新型的双通道椭圆晶体谱仪,椭圆的离心率和焦距分别为0.9586和1350mm.将两个完全相同的椭圆晶体分析器进行上下对称布置,在上通道用软X射线CCD相机测量空间分辨光谱,在下通道用软X射线条纹相机测量时间分辨光谱.利用KAP椭圆晶体作色散元件,测量的波长范围是1.33～2.46nm.首次在'星光Ⅱ'激光装置上进行了打靶实验,利用该谱仪配软X射线CCD相机获取了钛激光等离子体X射线的光谱,实验结果表明该谱仪的最高光谱分辨率可以达到1173.

数控刻楦机实用化数据处理技术

从数控刻楦机实用化技术角度出发 ,逐一介绍了鞋楦原始数据在实际加工以前所必需的工艺处理方法。首先针对缺损点和毛刺点进行数据插补和平滑处理 ;然后由于测量轴和加工轴并不相同 ,又对每个截面进行相应角度的旋转和中心轴调整 ;最后为了方便加工过程中使用夹具 ,在鞋楦前后设计并添加了楦头和楦尾 ,着重介绍了楦头和鞋尖的融合方法。

激光等离子体X射线能谱诊断

为了诊断激光装置聚爆靶辐射等离子体内部的分布及运动过程,搭建了基于球面弯曲晶体的能谱成像系统。该系统的核心元件为弯曲半径为200mm的石英球面弯曲晶体(1011),利用晶体的晶格结构进行反射,利用弯曲表面实现聚焦。在中国工程物理研究院神光Ⅲ原型激光装置上利用该能谱成像系统首次进行X射线能谱成像实验。IP成像板得到了清晰的高Z元素Au等离子体X射线能谱。能谱信息分析显示,石英球面弯曲晶体得到的能谱分辨率约为1 380,与能谱分辨模型理论值的误差为3.9%。该结果表明石英球面弯曲晶体具有很好能谱分辨能力。

用极化晶体谱仪探测X射线极化度

为了研究等离子体各向异性及确定高温等离子体中电子束的存在,研制了X射线极化晶体谱仪,探讨了极化光谱学的理论,推演了X射线极化度的计算方法.谱仪能够在两个相互垂直的方向分别对X射线进行探测,垂直方向晶体分析器使用云母球面晶体,水平方向为PET平面晶体,摄谱元件采用成像板.在激光聚变研究中心2×10J激光装置上进行了摄谱实验.实验结果表明,PET晶体分光效果理想,获得了铝的类He共振线(w)、磁四级M2跃迁x线、互组合跃迁y线以及禁戒谱线z线,适合于研究X射线极化光谱学;云母晶体得到铝的类He共振线,其伴线光谱不明显.分析了谱仪垂直方向信号微弱的原因,提出了改进极化晶体谱仪的方案.

基于超环面晶体的X射线成像诊断

设计了可用于X射线成像用的聚焦型超环面晶体谱仪,讨论了基于布拉格几何结构的超环面及球面弯曲晶体聚焦特性,给出了基于超环面晶体X射线2维单能成像的光源、晶体及探测器的最佳位置,在中国工程物理研究院激光聚变研究中心进行了X射线背光成像实验。利用超环面弯曲晶体作为成像器件,其弧矢及子午平面的曲率半径分别为290mm及190mm,该曲面晶体具有极高的聚光效率。实验中利用X射线成像板获取了Cr的Kα射线辐射形成的金属栅格2维图像。实验结果表明,研制的超环面晶体能够用于X射线单能成像;分析图像的光谱信息可知,在弧矢方向的空间分辨力约为100μm,实验结论符合预期目标。

高分辨椭圆弯晶谱仪在激光等离子体实验中的应用

描述了用于激光等离子体X射线光谱研究的椭圆弯曲晶体谱仪系统。在"神光Ⅱ"第九路激光上对该谱仪进行标定实验,利用CCD相机成功地获得了激光等离子体铝和钛离子的K壳层和金离子M壳层谱;通过研究和辨认谱线,得到了X射线光谱,同时还给出了实验测定的谱仪分辨率。椭圆弯曲晶体谱仪除有高的收集光子效率外,还有更好的谱分辨和空间分辨率。分析了椭圆弯曲晶体谱仪在前沿科学技术和高技术实验中的应用。

X射线背光成像的实现

为了实现对惯性约束聚变的诊断,获取聚爆过程中高温等离子体X射线能谱信息和内爆靶丸的二维空间分辨信息,利用晶体的布拉格衍射特性设计制作了球面晶体分析器,晶体弯曲半径为125mm。为了验证球面晶体的空间分辨能力,搭建了背光成像平台进行了背光成像实验,石英球面晶体为衍射核心元件,接收装置IP板得到了Cu靶的二维空间分辨信息,基于石英球面晶体的成像平台得到的空间分辨率约为100μm。

基于球面晶体背光成像系统的性能模拟研究

为了实现球面晶体背光成像、验证球面晶体背光成像系统性能,采用模拟软件SHADOW对该背光成像系统进行了模拟研究,并对实际成像过程中影响系统成像的探测器位置、背光源的大小等参量进行了模拟分析。结果表明,探测器位置的微小变化对成像系统的相对放大率影响较小;背光源越小,成像系统的空间分辨率越高。该成像系统具有很好的空间分辨率,系统性能稳定可靠。

球面晶体背光成像系统模拟

球面晶体背光成像系统是一种重要的惯性约束聚变诊断技术,为了验证球面晶体背光成像系统性能,优化成像系统结构,利用光线追踪软件SHADOW对该系统背光成像进行模拟,对成像系统参量中成像物体位置、球面晶体弯曲半径和布拉格角等进行了模拟分析。结果表明:布拉格角为57°和65°的球面晶体背光成像系统,当成像物体厚度或者物体放置的误差Δa=±1mm,晶体弯曲半径误差ΔR=±3mm,布拉格角误差Δθ=±0.1mrad时,在子午面和弧矢面光线追踪模拟的2个成像系统的相对放大率与经过相对放大率公式计算的结果比较吻合,说明参量的微小变化对成像系统的相对放大率影响较小,成像系统性能稳定可靠。

用于激光等离子体X射线诊断的谱仪

为了诊断波长为0．5～0．8nm的激光等离子体X射线，研制了一种新型的高空间和光谱分辨率的晶体谱仪。采用2个不同分光计材料、不同形状且相互垂直分布的通道可以同时获得谱线的空间和光谱分辨率。利用成像板接收光谱信号，其有效接收面积为30mm×80mm。讨论晶体基本参数和给出了谱仪设计参数。在中国工程物理研究院激光聚变研究中心的20J激光器装置进行实验，两个方向的成像板同时获取得到了Al激光等离子体X射线光谱，其中水平通道的PET平面晶体获取的空间分辨率为1．73～6．88mm，而垂直通道的Mica球面弯晶得到的光谱分辨率达到1000～1500。实验结果表明该谱仪适合于激光等离子体X射线的光谱学研究。