發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 18:56

　　 在慣性約束聚變(ICF)中,通過(guò)對(duì)軟X射線(xiàn)譜的精確測(cè)量,可以獲得激光與等離子體相互作用的原理機(jī)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(cè)譜過(guò)程中具有較高的譜分辨率,較寬的能譜測(cè)量范圍,較高的衍射效率,儀器操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于慣性約束聚變軟X射線(xiàn)譜的診斷試驗(yàn)中。在使用透射光柵譜儀測(cè)量能譜過(guò)程中,由于記錄介質(zhì)和儀器長(zhǎng)度的限制,使得測(cè)譜范圍和所測(cè)譜分辨存在著相互制約的矛盾。當(dāng)譜儀長(zhǎng)度固定時(shí),使用低線(xiàn)對(duì)密度光柵可獲得較寬范圍的測(cè)量光譜,但是會(huì)降低所測(cè)光譜的分辨率;使用高線(xiàn)對(duì)密度光柵可獲得較高的譜分辨率,但是由于條紋相機(jī)光陰極長(zhǎng)度的限制,又會(huì)降低所測(cè)得的光譜范圍。為了解決光柵譜儀中譜分辨和測(cè)譜范圍相互制約的這一矛盾,本工作設(shè)計(jì)了一種新型透射光柵譜儀,即錯(cuò)位雙光柵譜儀。該譜儀在保證所測(cè)譜范圍的基礎(chǔ)上,可提高譜儀的分辨率,同時(shí)可耦合時(shí)間分辨設(shè)備(條紋相機(jī)),可獲得具有0.1~5keV測(cè)量范圍的X射線(xiàn)時(shí)間分辨譜。錯(cuò)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(xiàn)對(duì)密度的光柵(2000和5000線(xiàn)對(duì)/毫米)錯(cuò)位排布。通過(guò)理論計(jì)算,2000線(xiàn)對(duì)/毫米光柵用于測(cè)量0.1~1.09keV軟X射線(xiàn)譜,其譜分辨率為0.11nm;5000線(xiàn)對(duì)/毫米光柵用于測(cè)量1.09~5keV的X射線(xiàn)譜,其譜分辨率為0.05nm。通過(guò)設(shè)計(jì)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(jī)上拼接到一塊,那么就可得到一條高分辨率、寬波長(zhǎng)的X射線(xiàn)譜。為了得到兩個(gè)不同線(xiàn)對(duì)密度光柵的絕對(duì)衍射效率值,在北京同步輻射裝置上,利用能點(diǎn)為200~1600eV的軟X射線(xiàn)源,對(duì)所設(shè)計(jì)的錯(cuò)位雙光柵色散元件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn),得到了該光柵的各級(jí)衍射能譜圖和衍射強(qiáng)度,分析了光柵的性能。將光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)與嚴(yán)格耦合波理論相結(jié)合,計(jì)算了光柵的各級(jí)絕對(duì)衍射效率值,為光柵譜儀的解譜提供依據(jù)。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的錯(cuò)位雙光柵譜儀的可行性,在北京同步輻射實(shí)驗(yàn)室采用單色能點(diǎn)照射雙光柵,得到了錯(cuò)位雙光柵衍射圖譜,實(shí)驗(yàn)表明錯(cuò)位雙光柵譜儀的設(shè)計(jì)是合理的,可用于X射線(xiàn)診斷中對(duì)時(shí)間分辨譜的測(cè)量。為了使實(shí)驗(yàn)可以順利進(jìn)行,設(shè)計(jì)了可行的實(shí)驗(yàn)方案,包括瞄準(zhǔn)方案,靶材的選取和參照光柵的設(shè)計(jì)等,為譜儀實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。通過(guò)以上分析及設(shè)計(jì)表明,設(shè)計(jì)的錯(cuò)位雙光柵譜儀具有高譜分辨率,寬光譜測(cè)量范圍,且可獲得時(shí)間分辨譜,該譜儀可用于慣性約束聚變軟X射線(xiàn)譜診斷實(shí)驗(yàn)中。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：TL817
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 X射線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)條紋相機(jī)
    2.2 技術(shù)參數(shù)
        2.2.1 譜分辨率
        2.2.2 測(cè)譜范圍
    2.3 譜儀標(biāo)定
        2.3.1 光柵標(biāo)定
        2.3.2 條紋相機(jī)靜態(tài)標(biāo)定
    2.4 譜儀解譜
        2.4.1 光柵解譜
        2.4.2 條紋相機(jī)的譜響應(yīng)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 光柵元件設(shè)計(jì)
    3.1 光柵設(shè)計(jì)
    3.2 光柵參數(shù)
    3.3 光柵標(biāo)定
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)定
        3.3.2 標(biāo)定結(jié)果
        3.3.3 衍射效率
    3.4 本章小結(jié)
第四章 錯(cuò)位雙光柵譜儀設(shè)計(jì)
    4.1 設(shè)計(jì)原理
    4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)
    4.3 譜儀解譜
    4.4 譜儀驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 2×100J激光器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    5.1 瞄準(zhǔn)方案
        5.1.1 預(yù)瞄準(zhǔn)方案（一）設(shè)計(jì)及驗(yàn)證
        5.1.2 預(yù)瞄準(zhǔn)方案（二）設(shè)計(jì)及驗(yàn)證
        5.1.3 正式瞄準(zhǔn)方案
    5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)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(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果

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本文編號(hào)：2890350