神光Ⅲ原型X射线荧光成像原理验证实验

发布时间：2025-02-13 17:57

　　 X射线荧光成像技术具有局域探测能力,适合诊断复杂几何构型流体运动,在实验室天体物理、惯性约束聚变等高能量密度物理领域具有重要的应用前景。基于神光Ⅲ原型激光装置,开展了X射线荧光成像的原理验证实验。实验采用聚4-甲基-1-戊烯泡沫掺杂TiO₂纳米颗粒为静态客体,以钒等离子体辐射为荧光泵浦源,以平晶谱仪为分光和成像设备,成功获得了钛原子K壳层荧光的一维空间分辨强度轮廓。基于荧光产生和平晶成像原理,对荧光信号强度进行了定量估算,结果表明,模拟和实测荧光强度轮廓符合较好。该工作可为X射线荧光成像技术在复杂几何构型流体实验中的应用提供参考。

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【部分图文】：

图3 平晶成像示意图

式中：m为衍射级次；λ为X射线波长；d为晶面间距；θB为X射线衍射角。只考虑高效率的一级衍射，则θB和λ一一对应，表1给出了未离化钛原子K壳层荧光线的一级衍射角大小。如图3所示，掺钛泡沫不同位置出射的特定波长荧光线，被平晶以相同角度衍射后平行入射到记录介质，进而实现对该波长荧光线....

图1 未离化钛原子的光电吸收截面、总反应截面和钒等离子体的辐射能谱

除光电效应外，X射线和原子的反应类型还包括弹性散射（瑞利散射）、非弹性散射（康普顿散射）和电子对效应等，但在钛原子的K壳层电离阈能附近，光电效应占主导。如图1所示，未离化钛原子的光电吸收[16]和总反应截面[16]曲线几乎完全重合。此外，图1还给出了钒等离子体的辐射能谱，其主要成....

图2 实验用靶示意图

实验用靶采取对称性设计且在靶室内竖直放置，如图2所示。靶支撑结构为100μm厚的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）圆柱管，内直径为1mm。管内填充三层泡沫圆柱，且自下而上依次为PMP泡沫、掺钛泡沫和PMP泡沫。其中，PMP泡沫柱的高度为0.5mm，质量密度为224.9mg/cm3；掺....

图4 平晶成像的实验结果。（a）成像板上的原始数据；（b）荧光信号和噪声的一维强度轮廓；（c）对比Kα、Kβ的绝对强度轮廓

实验结束后，采用BAS5000型扫描仪读取成像板上数据，并根据转换公式[21]将像素计数单位由灰度值转换为光致发光强度（PSL）。图4(a）给出了成像板上的原始数据，横轴x为能谱色散方向，纵轴y为非色散方向，Kα、Kβ贡献的两个掺钛泡沫像沿x轴方向分布。对图4(a）中心区域数据沿....

本文编号：4033895