新型波帶板用于激光等離子體X光成像的理論研究.pdf

1、本文致力于軟X光單級聚焦波帶片與軟X光單級衍射光柵相關技術研究，具體工作包括兩個方面：⑴新型二值化Gabor波帶片的設計與計算機模擬；⑵新型的軟X光譜學光子篩衍射模式的模擬和實驗表征。X光微聚焦Fresnel波帶片和軟X光衍射光譜儀在慣性約束聚變（ICF）研究，激光等離子體診斷過程之中均有非常重要的應用。前者在ICF研究中的靶球背光照相方面以及應用超短超強激光與靶材料相互作用產生的微焦點超短脈沖Kα射線源成像領域有潛在的應用，后者在IC

2、F和強場物理研究中的X光光譜診斷方面有廣泛的應用。Fresnel波帶片可以看做一種多級聚焦x光透鏡，它具有多級衍射的特征。在成像中一般使用一級衍射，然而高級衍射將會迭加在一級像上，使成像質量下降。而軟X光衍射光柵同波帶片一樣，也表現(xiàn)出多級衍射特征，大多數(shù)的軟X光衍射光譜儀都是使用一級衍射譜，但是高級衍射會迭加在一級衍射譜上，同樣給解譜帶來誤差?；仡櫣鈱W標量衍射理論的基礎上，提出了x光單級聚焦波帶片的一種新的設計思路。新波帶片由一系列準隨

3、機分布的環(huán)帶扇形基元構成。在每一個環(huán)帶內，這些基元在徑向呈余弦分布，在緯度方向隨機分布，這樣的多個環(huán)帶構成一個二值化Gabor波帶片。并用MATLAB 編寫程序對它的衍射模式進行了模擬。模擬結果表明：這種二值化Gabor波帶片能夠完全抑制高級衍射，光軸上只存在1 級衍射峰。說明它可以有效地消除高級衍射對成像的影響，提高成像質量。最后對它的制作做了可行性論證。而后對中國工程物理研究院激光聚變中心曹磊峰課題組新設計的優(yōu)化型軟x光譜學光子篩的

4、設計原理和方法進行了闡述，編寫了專門的數(shù)值模擬程序對其衍射模式進行了計算。在此基礎上研究了不同點陣排布，不同形狀孔徑的衍射模式，討論了譜學光子篩衍射模式的優(yōu)點和制作可行性。理論研究和計算機模擬結果表明：利用準隨機圓孔陣列和正弦分布正方孔陣列譜學光子篩可以有效地抑制傳統(tǒng)X光衍射光柵譜儀中不能回避的高級衍射。設計、制作了可見光波段的譜學光子篩，開展了這種新型元器件衍射特征的表征實驗。實驗結果表明：這種光子篩可以有效抑制第三級及更高級的衍射，