惯性约束聚变靶丸高精度X射线数字成像

发布时间：2021-09-15 09:39

　　为了实现惯性约束聚变（ICF）靶丸几何尺寸的高精度、高效率检测,开展了靶丸X射线数字化成像系统的设计与研制。首先,分析了X射线直接投影成像和X射线透镜耦合显微成像的适用范围,根据ICF靶丸尺寸小、吸收衬度弱的特点,确定了基于X射线透镜耦合显微成像的技术路线。然后,分析了影响系统成像分辨率、图像衬度和测量效率的关键因素,确定了低几何放大成像,低电压、小焦点、高功率X射线源及高分辨CCD探测的总体技术方案,该方案能够有效抑制相衬效应和半影误差,解决了现有X射线数字成像设备测量靶丸时边缘扩展严重、尺寸测量误差大的问题。最后,对系统的性能进行了分析测试,实验结果表明,系统成像衬度良好,成像效率较高,分辨率优于0.5μm。靶丸几何尺寸的测量不确定度可达0.9μm（k=2）,满足ICF靶丸几何尺寸高精度、高效率的检测需求。 

【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

X射线直接投影成像原理

式中:Mg为样品X射线图像投影至闪烁片上引起的几何放大比例,计算方法同式(1)相似;Mo为显微物镜组的放大倍数。改变Mg或Mo均可调节图像的放大倍数。上述两种X射线数字成像模式中,X射线源的焦点尺寸均是影响系统性能的一个关键参数。设焦点直径尺寸为d,焦点引起的半影误差Rf的计算公式可表示为[13]:

Ι=Ι 0 exp(-μ m ρx).?????? ??? (9)从式(9)可知,X射线透射强度I同穿过物质的质量吸收系数μm、密度ρ和厚度x相关,在ρ,x相近时,μm对图像衬度起决定性作用。图3为C,Si的质量吸收系数曲线,从图中可以看出,当光子能量在10～20 keV时,两种元素的质量吸收系数相对差异较大,即该能量范围内光子对GDP(Si)靶丸具有较好的成像衬度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]靶丸X射线光学厚度的精密检测[J]. 王琦,高党忠,唐兴,马小军,王宗伟.  光学精密工程. 2019(05)
[2]基于CCD和CsI闪烁体的硬X射线成像[J]. 陆波,王于仨,杨彦佶,崔苇苇,陈勇.  光学精密工程. 2017(11)
[3]激光惯性约束聚变靶靶丸制备与表征[J]. 李波,张占文,何智兵,高党忠,陈素芬,何小珊,赵学森,漆小波,刘一杨,王宗伟,刘梅芳,马小军,孟婕,冯建红,苏琳,陈永平,刘向东,李婧,李洁.  强激光与粒子束. 2015(03)
[4]基于透镜耦合的X射线成像探测器闪烁体厚度对成像质量的影响[J]. 张永兴,谢红兰,杜国浩,陈荣昌,肖体乔.  核技术. 2014(07)
[5]神光Ⅱ与神光Ⅲ原型上的辐射驱动小收缩比内爆靶设计[J]. 江少恩,缪文勇,况龙钰.  物理学报. 2011(05)
[6]靶丸X射线数字图像的轮廓分析及功率谱评价[J]. 赵学森,高党忠,马小军,唐永建,张林,孙涛,董申.  强激光与粒子束. 2010(12)
[7]X射线成像的相位衬度与吸收衬度分析[J]. 李然,冯盛,刘松,张学龙.  生命科学仪器. 2009(03)
[8]塑料多层靶丸X射线照相技术[J]. 高党忠,刘元琼,罗青,唐永建,袁玉萍,温树槐.  强激光与粒子束. 2004(09)



本文编号：3395846