强激光与粒子束
2022, 34(12): 122004
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Modern Physics & CAS Key Laboratory of Geospace Environment, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui 230026, China
2 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
3 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui 230026, China
Two transmission curved crystal spectrometers are designed to measure the hard x-ray emission in the laser fusion experiment of Compton radiography of implosion target on ShenGuang-III laser facility in China. Cylindrically curved -quartz (10–11) crystals with curvature radii of 150 and 300 mm are used to cover spectral ranges of 10–56 and 17–100 keV, respectively. The distance between the crystal and the x-ray source can be changed over a broad distance from 200 to 1500 mm. The optical design, including the integral reflectivity of the curved crystal, the sensitivity, and the spectral resolution of the spectrometers, is discussed. We also provide mechanic design details and experimental results using a Mo anode x-ray source. High-quality spectra were obtained. We confirmed that the spectral resolution can be improved by increasing the working distance, which is the distance between the recording medium and the Rowland circle.Foundation of China under Grant Nos. 11105147, 11375197 and 11175179.
curved crystal spectrometer curved crystal spectrometer hard x-ray hard x-ray laser fusion laser fusion High Power Laser Science and Engineering
2016, 4(1): 010000e2
1 中国科学技术大学 近代物理系, 基础等离子体物理实验室, 合肥 230026
2 中国科学技术大学 中国科学院近地空间环境重点实验室, 合肥 230026
3 中国科学技术大学 核科学技术学院, 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
根据布拉格衍射定律和晶层模型,推导了透射式柱面弯晶谱仪的三维衍射光路的理论公式,并利用该理论研究了谱仪测量光谱的能量刻度问题。在考虑了实验中谱仪与光源的准直度和记录介质放置姿态带来的误差后,发现利用多种滤片的K吸收边进行公式拟合得到弯晶谱仪能量刻度曲线的方法对低能X射线谱线的误差较大,进而提出了用单滤片通过理论公式模拟计算进行谱仪能量刻度的方法。通过对透射式柱面弯晶谱仪测量到的Ag靶X光机的实验光谱进行能量刻度,实现了用单滤片在线定标弯晶谱仪,验证了理论公式和能量刻度方法的正确性。
透射式弯晶谱仪 柱面弯晶 三维衍射光路 能量刻度 硬X射线诊断 transmission curved crystal spectrometer cylindrically curved crystal three-dimensional X-ray diffraction optical path energy calibration hard X-ray diagnosis 强激光与粒子束
2014, 26(10): 102006
针对“强光一号”加速器(约1.5 MA，80～100 ns)Z箍缩铝丝阵实验设计和研制了一套弯晶谱仪，采用邻苯二甲酸氢铊(TlAP)晶体对辐射能谱进行色散，用X射线胶片记录连续辐射谱型，谱仪测谱范围为1.8～3.0 keV。以第10084发次平面型铝丝阵负载实验为例，获得了具有轴向分辨的时间积分辐射谱型，对其中某一热斑处的数据进行处理得到了该区域等离子体时间积分电子温度约为520(1±35%)eV。
Z箍缩 连续谱 电子温度 等离子体 弯晶谱仪 Z-pinch continuum electron temperature plasma curved crystal spectrometer 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2493
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
2 上海激光等离子体研究所 高功率激光物理国家实验室，上海 201800
讨论了椭圆弯晶谱仪的波长分辨能力。在假设谱线的固有宽度可以忽略的情况下，对两种实际影响椭圆弯晶谱仪波长分辨能力的主要因素，即光源空间尺寸和非理想椭圆分光晶面进行了分析。分别对上述两种情况进行了数学建模和数值模拟仿真。定量地分析了非理想椭圆晶面和光源空间尺寸对椭圆弯晶X射线谱仪波长分辨本领的影响程度，并给出了出射狭缝宽度与椭圆弯晶谱仪波长判读加宽的关系。从理论上论证了光源空间尺寸在限制谱仪的波长分辨能力方面仍然起关键主导作用；结合椭圆分光晶体的结构参数，合理地选择出射狭缝宽度，可使谱仪达到足够好的光谱分辨率和信噪比。用搭建的实验平台进行了实验测试，结果表明，当出射狭缝宽度(2δ)为10 mm时，实测的谱线半高全宽(Δλ)为3.1×10-3 nm；2δ为4 mm时，Δλ为2.3×10-4 nm，实测结果佐证了仿真结果的正确性。
弯晶谱仪 分辨能力 狭缝宽度 curved crystal spectrometer resolution power slit width
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 西北核技术研究所,西安 710024
基于邻苯二甲酸氢铊(TAP)弯晶和软X射线分幅相机建立了一套4通道的时空分辨弯晶摄谱仪,测谱范围1 500-2 300 eV,时间分辨约2 ns。分析了谱仪各环节的信号传递和转换过程对系统谱响应的影响。利用该谱仪在“强光一号”加速器(约1.5 MA,80-100 ns)Al丝阵Z箍缩实验中获得了时间分辨及时间积分的Al等离子体K层辐射谱,记录到了类H、类He离子主要共振线及类Li、类He离子双电子复合伴线。将摄谱结果与分能区X射线图像进行了比较。时间分辨的发射谱相对强度与积分结果有明显不同,反映了等离子体在5-10 ns时间尺度上的电子温度和离子布居变化。
Z箍缩 K层辐射 弯晶谱仪 分幅相机 Z-pinch K-shell radiation curved crystal spectrometer frame camera
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
为了诊断0.2～2 nm的激光等离子体X射线,研制了一种新型的基于时间分辨和空间分辨的聚焦型椭圆弯晶谱仪,采用两个完全相同且对称分布的通道可以同时获得谱线的空间和时间分辨率。给出了弯晶谱仪的设计参数,采用了新颖的瞄准对中技术,并对光源偏离椭圆轴线造成的误差进行了分析。在“神光Ⅱ”靶室上进行打靶实验对该谱仪进行标定,利用X射线CCD相机成功地获取了谱线的图像,实验结果表明实测谱线波长与理论值吻合。
X射线光学 X光光谱仪 弯晶谱仪设计 激光聚变 等离子体Χ射线
