强激光与粒子束
2022, 34(12): 122004
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621909
研制了高精度在线准直、超宽光谱范围和高能谱分辨的在线凸圆柱面弯晶谱仪。使用耦合针状CsI(Tl)闪烁体的大面阵CMOS相机对X射线光谱进行在线测量, 用QTZ(1010)(2d=0.851 2 nm)X射线晶体的能谱测量范围是1.84 ~7.38 keV, 能谱分辨880@2.375 keV, 动态范围≥1 000。在神光-Ⅲ主机高功率激光装置上, 对钛激光等离子体发射的X射线谱进行实验测量,获得了优质的光谱图像; 对钛离子X射线精细结构光谱进行了辨识,与理论计算和其他实验结果吻合。该谱仪用于神光-Ⅲ主机通用诊断搭载平台, 具有抗瞬发超强电磁脉冲干扰能力, 工作稳定。
弯晶谱仪 在线测量 电磁脉冲 钛激光等离子体 convex crystal spectrometer on-line measurement electron magnet pulse Titanium laser-produced plasmas 红外与激光工程
2017, 46(8): 0820001
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
1 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 重庆工商大学重庆市发展信息管理工程技术研究中心, 重庆 400067
3 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400030
为诊断激光驱动金属靶产生X射线背光源的性能，利用椭圆聚焦特性，研制了一种背光椭圆晶体谱仪。谱仪的色散分析元件为云母(002)晶体，椭圆弯晶的焦距为1350 mm,离心率为0.9586。激光束以30°角斜入射背光薄靶，且与椭圆弯晶长轴方向垂直。背光椭圆弯晶谱仪的布拉格入射角为50°～67°，衍射探测角为100°～120°，探测的波长为0.14～0.16 nm，采用X射线CCD相机接收信号。利用神光Ⅱ激光装置7#和8#激光器同时聚焦轰击10 μm厚的Cu平面背光薄靶，CCD成功获取了Cu等离子体X射线的类氦和Kα谱线。经解谱发现谱线有明显基底，用最小二乘法差值去噪处理后，实测谱线分辨率(λ/Δλ)大于700。
光谱学 等离子体光谱学 椭圆弯晶谱仪 神光Ⅱ 激光等离子体 X射线背光源
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 400030
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为了诊断Z箍缩等离子体X射线相关信息，利用自聚焦和均匀色散原理，研制了一种新型的均匀色散弯晶谱仪。晶体分析器采用α-石英（1010），布拉格角为43.4°~72.7°，利用有效面积为10 mm×50 mm的X射线胶片接收光谱信号,实验在中国工程物理研究院阳加速器装置上进行，摄谱元件获得了Z箍缩铝丝阵等离子体的类H及类He谱线。实验结果表明：谱线分布遵循均匀色散条件，所研制均匀色散弯晶谱仪线色散率为-116.198 mm/nm，与理论值-120 mm/nm的相对误差为3.168%，能够用于Z箍缩等离子体X射线的光谱学研究。
Z箍缩等离子体 弯晶谱仪 均匀色散 晶体分析器 X射线诊断 Z-pinch plasma bent crystal uniform dispersion crystal analyzer X-ray diagnosis
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆400030
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×50 mm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。
球面弯晶谱仪 X射线诊断 布拉格衍射 晶体分析器 光谱分辨力 spherically bent crystals spectrometer X-ray diagnosis Bragg diffraction crystal analyzer spectral resolution 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2313
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 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400030
2 重庆工商大学 重庆市发展信息管理工程技术研究中心,重庆 400067
3 中国工程物理研究院流体物理研究中心,四川 绵阳 621900
为了测量波长在0.2-2 nm范围内的金丝内爆X射线的空间分辨光谱,利用椭圆自聚焦原理,研制了一种椭圆晶体谱仪。季戊四醇(PET)(002)椭圆弯晶作为色散分析元件,其离心率为0.9480,焦距为1348 mm,布拉格角范围为30°-67.5°。设计了半径为50 mm的半圆型胶片暗盒,内装X光胶片接收光谱信号。在“阳”加速器装置上先沿X射线水平方向进行摄谱实验,然后将谱仪沿X射线轴旋转90°,再进行金丝内爆实验。两次实测金丝内爆等离子体X射线的跃迁光谱相符,谱线分辨率(λ/Δλ)达300-600。实验结果表明该谱仪适合金丝内爆等离子体X射线的光谱学研究。
光谱学 等离子体光谱学 椭圆弯晶谱仪 丝阵Z箍缩 X射线诊断
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
