波带板X射线成像与电子散射用于等离子体高空间分辨诊断的数值模拟

发布时间：2017-12-24 23:08

  本文关键词：波带板X射线成像与电子散射用于等离子体高空间分辨诊断的数值模拟　出处：《中国科学技术大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在激光核聚变研究中,为了诊断烧蚀面密度轮廓、靶界面以及流体力学不稳定性,要求1μm量级的高空间分辨诊断能力。本文使用数值模拟研究了波带板X射线成像与电子束透视,以实现高空间分辨诊断。工作主要分为三个方面：1)针对X射线相位型波带板(FPZP),基于标量衍射理论编制MALTAB程序计算了它对点源的聚焦性能,获得了波带板分辨率、焦深、衍射效率和成像不变性等特性。在此基础上,计算了FPZP对扩展源的成像。使用最外环宽0.35 μm的FPZP,在放大率10倍成像条件下对毫米尺度x射线扩展源成像的模拟表明,随着扩展源尺度的增加,像对比度降低。FPZP的负1级和0级衍射是导致衍射背景增强和像对比度降低的主要因素,从而导致对物方的分辨能力下降。对于对比度为1的1 mm正弦调制方形扩展源,FPZP成像对比度低于0.4,物方分辨能力为0.75μm。2)模拟了传统伽伯波带板(GZP)在X射线点源照射下的成像,得到了它的单级衍射、分辨率、视场以及焦深等特性。与FPZP成像相比,两者在分辨率、视场、焦深等方面特性类似。设计了环带错列排布的单级衍射波带板(SZP),采用环带错列排布结构大大降低了二值化GZP的制作难度。数值模拟表明,其单级衍射特性、分辨率、衍射效率及离轴对称性等符合预期。而X射线SZP材料的部分透射产生的相移,使其衍射效率在X射线波段达到11.5%,高于传统GZP的6.25%。3)编写单次散射模型蒙特卡罗程序计算了电子在等离子体中散射。结果表明,MeV电子束在穿过等离子体后的电子通量密度出现空间调制,可用来诊断或辨认密度间断面和材料界面。研究了调制对比度与探测面位置的关系。在对10μm正弦扰动波长的密度或者材料间断面进行透视的情况下,若设置探测面位置精确到几十微米范围内,调制对比度可以达到0.2以上；对于更小尺度正弦调制靶,对探测面设置有更高精度要求。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O536

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本文编号：1330336