新型波帶板用于激光等離子體X光成像的理論研究.pdf

1、本文致力于軟X光單級(jí)聚焦波帶片與軟X光單級(jí)衍射光柵相關(guān)技術(shù)研究，具體工作包括兩個(gè)方面：⑴新型二值化Gabor波帶片的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)模擬；⑵新型的軟X光譜學(xué)光子篩衍射模式的模擬和實(shí)驗(yàn)表征。X光微聚焦Fresnel波帶片和軟X光衍射光譜儀在慣性約束聚變（ICF）研究，激光等離子體診斷過(guò)程之中均有非常重要的應(yīng)用。前者在ICF研究中的靶球背光照相方面以及應(yīng)用超短超強(qiáng)激光與靶材料相互作用產(chǎn)生的微焦點(diǎn)超短脈沖Kα射線源成像領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用，后者在IC

2、F和強(qiáng)場(chǎng)物理研究中的X光光譜診斷方面有廣泛的應(yīng)用。Fresnel波帶片可以看做一種多級(jí)聚焦x光透鏡，它具有多級(jí)衍射的特征。在成像中一般使用一級(jí)衍射，然而高級(jí)衍射將會(huì)迭加在一級(jí)像上，使成像質(zhì)量下降。而軟X光衍射光柵同波帶片一樣，也表現(xiàn)出多級(jí)衍射特征，大多數(shù)的軟X光衍射光譜儀都是使用一級(jí)衍射譜，但是高級(jí)衍射會(huì)迭加在一級(jí)衍射譜上，同樣給解譜帶來(lái)誤差?；仡櫣鈱W(xué)標(biāo)量衍射理論的基礎(chǔ)上，提出了x光單級(jí)聚焦波帶片的一種新的設(shè)計(jì)思路。新波帶片由一系列準(zhǔn)隨

3、機(jī)分布的環(huán)帶扇形基元構(gòu)成。在每一個(gè)環(huán)帶內(nèi)，這些基元在徑向呈余弦分布，在緯度方向隨機(jī)分布，這樣的多個(gè)環(huán)帶構(gòu)成一個(gè)二值化Gabor波帶片。并用MATLAB 編寫程序?qū)λ难苌淠Ｊ竭M(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明：這種二值化Gabor波帶片能夠完全抑制高級(jí)衍射，光軸上只存在1 級(jí)衍射峰。說(shuō)明它可以有效地消除高級(jí)衍射對(duì)成像的影響，提高成像質(zhì)量。最后對(duì)它的制作做了可行性論證。而后對(duì)中國(guó)工程物理研究院激光聚變中心曹磊峰課題組新設(shè)計(jì)的優(yōu)化型軟x光譜學(xué)光子篩的

4、設(shè)計(jì)原理和方法進(jìn)行了闡述，編寫了專門的數(shù)值模擬程序?qū)ζ溲苌淠Ｊ竭M(jìn)行了計(jì)算。在此基礎(chǔ)上研究了不同點(diǎn)陣排布，不同形狀孔徑的衍射模式，討論了譜學(xué)光子篩衍射模式的優(yōu)點(diǎn)和制作可行性。理論研究和計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明：利用準(zhǔn)隨機(jī)圓孔陣列和正弦分布正方孔陣列譜學(xué)光子篩可以有效地抑制傳統(tǒng)X光衍射光柵譜儀中不能回避的高級(jí)衍射。設(shè)計(jì)、制作了可見(jiàn)光波段的譜學(xué)光子篩，開(kāi)展了這種新型元器件衍射特征的表征實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：這種光子篩可以有效抑制第三級(jí)及更高級(jí)的衍射，