1 重庆邮电大学光电工程学院, 重庆 400065
2 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
3 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
基于晶体衍射的X射线诊断技术是大型激光装置及同步辐射装置上X射线光谱学诊断、材料分析与结构表征等研究领域中获取关键状态参数的重要技术手段。基于动力学衍射理论的晶体衍射效率计算分析与基于不同面型晶体的谱仪结构设计是X射线晶体谱仪的两大基础研究方向。对X射线动力学衍射理论等经典晶体衍射理论、不同晶体对象衍射计算方法的发展来由和最新进展进行了总结讨论;对不同结构X射线晶体谱仪的衍射聚焦特性、发展及应用进行了讨论;综合阐述X射线晶体谱仪涉及的X射线晶体衍射理论及各种谱仪衍射聚焦特性方面的创新点和进步点以及总体发展态势。
光学学报
2022, 42(11): 1134008
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
基于纳秒高功率激光辐照高原子序数靶材产生的等离子体M壳层X射线辐射, 利用椭圆柱面晶体谱仪进行薄膜单晶Si样品的K边X射线吸收近边结构谱(XANES)静态实验研究；通过详细介绍实验方案, 分析椭圆柱面晶体谱仪的原理, 得到谱仪的位置-能量色散关系, 并对Au、Lu、Yb、Dy、Ta、Co 这6种靶材产生的等离子体X射线光谱进行比较。结果表明：通过比较这6种靶材产生的等离子体X射线光谱后发现, 在Si的K边(1839 eV)附近, Lu、Yb、Dy靶材的激光等离子体M壳层辐射相对其他几种靶材具有较高的光谱亮度, 对应的XANES的信噪比较好；实验获得的XANES与FEFF9.0软件计算结果基本符合, 验证了单发获得的静态实验数据是可靠的。
光谱学 X射线吸收近边结构谱 激光等离子体 椭圆柱面晶体谱仪
1 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在激光等离子体研究中，电磁脉冲干扰对实验结果影响很大，为了减小这一影响，设计一款新的扫描晶体谱仪，整个机身设计成几乎全密闭的良导体。该晶体谱仪通过更换晶体和调整入射角可以获得较宽范围的测量窗口。在X光光谱为2.5~3.5 keV范围内的测量试验中，该扫描晶体谱仪的谱分辨能力为13(在2960 eV)，时间分辨率为10 ps。其谱分辨和时间分辨可以满足对激光等离子体的研究。
X射线扫描晶体谱仪 X光谱 等离子体 布拉格晶体 streaked X-ray spectrometer X-ray spectrum plasmas Bragg crystal 强激光与粒子束
2016, 28(2): 022005
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
为了满足激光等离子体X射线光谱测量的需要，提出了一种利用平面晶体谱仪记录得到的弯曲谱线来进行波长标定的新方法。传统的参考谱线法需要已知两条以上谱线的确切波长才能进行波长标定，而利用弯曲谱线可以在不知道任何谱线信息的情况下进行波长标定。通过对实验中所获得的铝等离子体Heα自发射谱线弯曲图像的分析，得到在目前所使用的谱仪条件下，该方法的波长定标精度可以达到2×10-4 nm。
激光等离子体 平面晶体谱仪 参考谱线 弯曲谱线 laser plasma planar crystal spectrometer reference lines curved spectral line 强激光与粒子束
2014, 26(1): 012009
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术实验室, 四川 绵阳 621900
在装置“阳”加速器上，使用椭圆弯晶谱仪对Al丝阵Z箍缩实验的X射线辐射特性进行了研究。在谱仪结构中，使用椭圆面的晶体作为分光元件，采用PIN阵列作为记录元件实现时间分辨测量，同时用成像板记录时间积分结果。在Al丝阵Ｚ箍缩实验中，获得了时间分辨的Al等离子体Ｋ壳层辐射谱，用基于“碰撞辐射”模型的K壳层线辐射谱分析程序对Al丝阵Z箍缩的实验数据进行了分析，获得了Al丝阵等离子体的时间分辨的电子温度和时空平均的电子数密度参数。
晶体谱仪 时间分辨 Z箍缩 K壳层辐射 crystal spectrometer timeresolved Zpinch Kshell radiation
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400030
为了对激光等离子体偏振状态进行诊断，研究了X射线偏振度的测量方案及推算方法，利用两台晶体谱仪分别在相互正交的两方向对等离子体辐射的X射线进行探测，以确定其偏振度。光谱仪采用PET晶体作为分光器件，成像板接收X射线光谱信号，其接收面积为15 mm×35 mm，在2×10 J激光装置上进行了偏振检测实验。实验结果表明在两方向同时得到Al的类He谱线及类Li伴线，依据类He共振线w及互组合线y两方向光谱相对强度计算出共振线偏振度数据，利用不同发次实验分析入射激光能量和X射线偏振度的关系，探索了X射线偏振度对激光等离子体电子温度诊断的影响。
X射线光谱 晶体谱仪 等离子体诊断 偏振度 光学学报
2011, 31(s1): s100401
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400030
为诊断激光等离子体X射线，研制了基于Bragg衍射原理的球面弯曲晶体。球面晶体可提高空间分辨、光谱分辨及立体角收集辐射能力。实验采用球面弯曲石英晶体作为分析器，X射线成像板作为成像器件，利用X射线衍射仪铬靶 Kα单色谱成像，验证了0.2 mm间隔双丝的单能像，球面弯晶具有较高的光谱分辨力和信噪比，谱分辨力可达1 000，聚光效率在同样距离条件下比平晶分析器高一个数量级以上。
球面晶体分析器 光谱测量 晶体谱仪 X射线诊断 spherically bent crystal analyzer spectrum measurement crystal spectrograph X-ray diagnosis
1 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
2 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400030
3 中国工程物理研究院 流体物理研究中心, 四川 绵阳 621900
针对波长为0.3~0.5 nm的喷气箍缩等离子体X射线诊断, 研制了一种适用的高空间分辨的晶体谱仪。色散元件采用云母(002)凸面晶体, 布拉格角为37°, 信号采用X射线胶片进行接收, 有效接收面积为30 mm×80 mm。物理实验在“阳”加速器装置上进行, 胶片获得了氩喷气K, L壳层光谱信号, 其光谱范围较宽, 为0.31~0.40 nm。经解谱发现,类氦谱线有明显的基底, 用最小二乘法拟合包络曲线去噪处理后, 得到类氦谱线光谱分辨力为200~300。实验结果表明,该谱仪获得的X射线测量值与理论值相符, 适合喷气箍缩等离子体X射线光谱的诊断。
光谱学 凸晶体谱仪 光谱测量 X射线诊断 喷气等离子体 spectroscopy convex crystal spectrometer spectrum measure X-ray diagnosis gas-puff pinch plasmas
李晶 1,2,3谢卫平 1,2,3黄显宾 1,2,3杨礼兵 1,2,3[ ... ]肖沙里 1,2,3
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
2 清华大学 工程物理系， 北京 100084
3 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室， 重庆 400030
以氖气喷气Z箍缩的实验结果为例，详细讨论了椭圆晶体谱仪测量数据的处理方法，包括使用标定结果将胶片黑密度转换为X光强度，根据已知谱线的能量和扫描点序号对测量能谱的能点进行定标，以及使用Henke给出的考虑谱仪非均匀色散效应、晶体积分反射率和X光滤片透过率后的公式对测量能谱的强度进行修正，给出了最终的解谱结果。并使用Lorentz线型函数拟合谱线轮廓，求出了H α，He α和He β等K壳层谱线的相对强度，对处理后能谱强度的误差进行了简单分析。
椭圆晶体谱仪 数据处理 Z箍缩诊断 “阳”加速器 lliptical crystal spectrometer data processing Z-pinch diagnostics Yang accelerator
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
为了研究等离子体各向异性及确定高温等离子体中电子束的存在，研制了X射线极化晶体谱仪，探讨了极化光谱学的理论，推演了X射线极化度的计算方法.谱仪能够在两个相互垂直的方向分别对X射线进行探测，垂直方向晶体分析器使用云母球面晶体，水平方向为PET平面晶体，摄谱元件采用成像板.在激光聚变研究中心2×10 J激光装置上进行了摄谱实验.实验结果表明,PET晶体分光效果理想，获得了铝的类He共振线(w)、磁四级M2跃迁x线、互组合跃迁y线以及禁戒谱线z线，适合于研究X射线极化光谱学；云母晶体得到铝的类He共振线，其伴线光谱不明显.分析了谱仪垂直方向信号微弱的原因，提出了改进极化晶体谱仪的方案.
极化度 X射线光谱 晶体谱仪 等离子体诊断 Polarization X-ray spectrum Crystal spectrometer Plasma diagnosis
