ICF診斷實(shí)驗(yàn)用Kirkpatrick-Baez顯微鏡研制.pdf

1、核聚變對(duì)人類的未來具有非常重要的意義。核聚變研究如激光驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變(ICF)研究是解決未來能源問題的候選途徑之一，同時(shí)也是核禁實(shí)驗(yàn)條件下繼續(xù)開展武器物理研究的有效途徑之一。因而，世界上各重要國家都投入了大量的人力和物力開展此項(xiàng)研究。內(nèi)爆壓縮區(qū)域成像診斷是慣性約束聚變研究中的重要環(huán)節(jié)，通過對(duì)內(nèi)爆壓縮區(qū)域圖像進(jìn)行分析，可以獲得驅(qū)動(dòng)輻射源的對(duì)稱性、均勻性，以及內(nèi)爆壓縮等離子體流體力學(xué)不穩(wěn)定性增長等重要物理信息。本文介紹了IC

2、F診斷實(shí)驗(yàn)用X射線多層膜Kirkpatrick-Baez(KB)顯微鏡的研制工作。針對(duì)激光等離子體小空間尺度的特點(diǎn)，為了在足夠的精度下獲得這些信息，X射線KB顯微鏡的分辨率必須達(dá)到微米水平。根據(jù)ICF診斷實(shí)驗(yàn)的要求，確定X射線多層膜KB顯微鏡的設(shè)計(jì)目標(biāo)為：200微米視場(chǎng)范圍內(nèi)分辨率好于10微米，最佳分辨率好于5微米。在研究工作中，進(jìn)行了KB顯微鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)、性能模擬，得到了單通道與四通道KB顯微鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果，計(jì)算了系統(tǒng)中主要

3、參數(shù)的公差范圍，為系統(tǒng)總體裝調(diào)的精度分配提供了理論依據(jù)。對(duì)KB顯微鏡所需的關(guān)鍵元件——X射線多層膜進(jìn)行了設(shè)計(jì)與制備，以光學(xué)設(shè)計(jì)得到的掠入射角的角度公差為依據(jù)，提出了X射線多層膜的制作要求，并采用非周期寬角度多層膜(X射線超反射鏡)的設(shè)計(jì)方案。選取W/B4C材料對(duì)進(jìn)行了X射線超反射鏡設(shè)計(jì)，對(duì)制作工藝進(jìn)行了探討。采用磁控濺射方法制備了X射線超反射鏡。在Cu的Ka線能點(diǎn)(E=8keV)，掠入射角分別為1.052°和1.143°時(shí)，

4、X射線超反射鏡反射率均達(dá)到20％，反射角度帶寬達(dá)到0.3°，能滿足X射線多層膜KB顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的要求；研究了KB顯微成像系統(tǒng)中使用的濾光片，根據(jù)KB顯微鏡的工作波長以及光源的特性，采用了50微米金屬Al薄膜作為濾光片。計(jì)算表明，Al膜濾光片能夠提高系統(tǒng)的信噪比6～9倍。提出了單通道與四通道KB顯微鏡的裝調(diào)方案，完成了系統(tǒng)所需要的反射鏡加工和檢測(cè)。最后，進(jìn)行了成像實(shí)驗(yàn)研究，在可見光波段和X射線波段分別對(duì)100微米Cu網(wǎng)格進(jìn)行